Solární ovčín budova s aktivní energetickou bilancí
a4b3c2d1
vizualizace
průvodní zpráva
koncept ě
jišt
hno
koupelna
wc
kuchyně
terasa
zádveří
sýrárna
ovčín salaš
salaš NP 1
situace
M 1:200
M 1:1000
komora koupelna
bahnice
tech. Kom.
prostor pro uslkladnění sena
berani
sklad
marodka
hyg./ úklid
porodní box
pokoj obsluhy
kozy
technická komora
stání pro mechanizaci
klubovna/ ubytovna
bahnice
psí kotce
salaš NP 2 M 1:200
řez
M 1:400
ovčín M 1:400
bahnice
Respekt k tradici a místu a nadšení pro budoucnost jsou dva obecně protichůdné aspekty, které jsem se snažil v tomto projektu spojit v symbióze. Chov ovcí je v Beskydech věcí tradice stejně jako užití dřeva v architektuře rozhodl jsem se proto nebořit zažité pořádky. Projekt na exponovaném návrší nad Santovem se v každém případě stane krajinotvorným prvkem, proto staví na místním tvarosloví a využívá přírodní materiály. Snaží se být ve své existenci prostý a skromný, nevyčerpává a neokupuje. Zdroje však ovčín ne jen šetří, ale i vytváří. Poloha na holém návrší poskytuje ideální podmínky pro instalaci technologií využívající sluneční energii. Na jižních střechách a fasádách je umístěno 530m2 fotovoltaických panelů, které v místních podmínkách vyprodukují 69MWh elektrické energie za rok a zemědělci přinesou výrazné příjmy z prodeje elektřiny do sítě. Na objektu salaše je se dále nachází 14m2 solárních kolektorů, které v průběhu roku pokryjí téměř veškeré nároky na ohřev TUV. Tvar projektu je určen třemi hmotami zakotvenými v návrší a vysunutými z něho ven v ose V-Z. Dvě větší, prolínající se, tvoří dohromady ovčín. Salaš opodál je jejich pokračováním. Ovčín sedí pevně na zemi a vrůstá do svahu, salaš se povrchu jen lehce dotýká a vyhlíží k horizontu.
pohled severní
pohled západní
M 1:400
M 1:400
pohled jižní 1:400
Solární technologie Fotovoltaická elektrárna
finanční rozvaha
Na jižních plochách střech a části fasády ovčína a salaše je umístěno celkem 530,5 m2 fotovoltaických panelů. Studie proveditelnosti byla vypracována s následujícími parametry: FV panely: Kyocera KD210 GH-2PU 1,5x1m Suntech STP260-24Nb 2x1m střídač: Sunny Central SC 100 účínnost 95,7% Ovčín: střecha 30° 72ks Kyocera s účinností 14% střecha 20° 259ks Kyocera s účínností 13,74% Salaš: střecha 20° fasáda 90°
9ks Suntech s účínností 12,74% 7ks Suntech s účinností 8,84%
místní roční úhrn dopadající sluneční energie: cca 1000kWh/m2 roční výkon elektrárny = 69MWh přibližná cena elektrárny včetně instalace: 1kWp= cca 154 000 Kč => náklady = cca 11 600 000 Kč
•Výkupní cena za 1kWh elektřiny z fotovoltaické elektrárny je stanovena dle Cenové rozhodnutí Energetického regulačního úřadu č. 8/2008 a je garantována na 20 let. Ceny udávané pro 21. a další rok provozu elektrárny jsou hypotetické. •Udávaná životnost FV systému je 30 let, •zdroje: www.eru.cz, www.tzb-info.cz, calla.ecn.cz, www.ekowatt.cz, www.silektro.cz, www.solarobchod.cz
Solární technologie
hospodaření s vodou Zdrojem pitné vody i vody pro zvířata bude studna či vrt na nacházející se na pozemku ovčína. Odtut bude voda čerpána do domácích vodáren ovčína a salaše. Ohřev TUV proběhne buď v elektrickém průtokovém ohřívači (zařizovací předměty s občasným odběrem v ovčíně), nebo s pomocí solárních kolektorů a elektrickým doohřevem v zásobníku (salaš). Voda, kterou vyloučí ovce se vsákne do podestýlky která se 2x ročně vyhrne na hnojiště. Odpadní vody ze zařizovacích předmětů budou svedeny do vlastní biologické čističky a odtud do recipientu. Nashromážděný kal se vyveze na hnojiště. Potřeba vody - špičkový provoz
solární koletory Na jižních ploše střechy salaše je umístěno celkem 14m2 plochých solárních kolektorů pro ohřev TUV. Díky přímé provázanosti intenzity provozu salaše s ročními obdobími s vyšší sluneční aktivitou mohou kolektory běžně pokrýt veškerou potřebu tepla na přípravu TUV potřeba tepla na přípravu TUV ve špičkovém provozu: místní roční úhrn dopadající sluneční energie: průměrný roční výkon kolektorů: výkon duben-říjen = 75%
17,2 kWh/den cca 1000 kWh/m2 cca 500 kWh/m2 => 375 kWh/m
2
průměrný denní výkon = 1,75 kWh/m2 průměrná potřebná plocha pro ohřev TUV: Instalovaná plocha:
17,2/1,75 = 10 m2 14m2
Splaškové vody Špičkový denní objem: 126+340 = 466l Návrh biologické čističky: AS - VARIOcomp 5K Qmax = 0,6 m3/den odhad množství splaškových vod/rok
hospodaření s vodou schema koloběhu vody
vytápění Z důvodu minimálních nároků budov na vytápění, budou v budovách instalovány elektrické přímotopy. Potřeby ovčína co se týče dodávaného tepla jsou nulové, obvodové konstrukce jsou navrženy tak, aby si v zimě ovce samy prostor vyhřály teplem, které produkují (cca 100W/ovce). Malé přímotopy budou instalovány pouze do místnosti pro hygienu/úklid a do technické komory jako prevence proti poklesu teploty a zamrznutí vody v rozvodech. Ani salaš není z hlediska vytápění nijak náročná, vzhledem k předpokládanému provozu částí vázaných na návštěvníky pouze v teplých měsících roku. Během zimního provozu bude vytápění spouštěno nárazově jen při krátkodobé přítomnosti obsluhy ovčína. Elektrické přímotopy se tak jeví jako nejvýhodnější díky schopnosti dodávat teplo okamžitě a bez nutnosti dalších úkonů. Tepelné stabilitě objektu bude napomáhat vnitřní akumulační zeď z plných cihel. Ta je umístěna v prvním patře jako vnitřní zeď klubovny/ubytovny a je vystavena přímému západnímu slunci. Večer tak bude do sebe akumulovat teplo ze slunečního záření čímž bude zároveň působit proti přehřívání prostoru. Během noci pak teplo uvolní do přilehlých prostorů.
Větrání
Součinitel prostupu tepla „U“ obalových konstrukcí konstrukční řešení Hlavním konstrukčím materiálem ovčína i salaše je dřevo a materiály na jeho bázi, z nějž je provedena celá vrchní stavba. Spodní stravba je železobetonová. Ovčín je založen železobetonových patkách a ztužujících pasech, které tvoří jednolitý celek se zapuštěnými vanami přistýlaných kotců. Základové patky nesou trojkloubovou rámovou konstrukci z lepeného lamelového dřeva o rozponu 14 respektive 16 m. Rámů je celkem 16 v 3 metrovém modulu, 3 typy se od sebe liší konzolami nesoucími přesah střechy a rozponem. Konstrukce obvodo-
Větrání ovčína je navrženo jako dvouetážová aerace. Proudění vzduchu je zajištěno díky vnitřnímu zdroji tepla, jímž jsou ovce, a rozdílnými výškami přiváděcích a odváděcích otvorů. Čerstvý vzduch z exteriéru je v zimním období přiváděn kanály pod střechou, čímž se částečně předehřeje, a následně klesá dolů do kotců. Ohřátý odpadní vzduch stoupá vzhůru a je odváděn ven světlíky s automaticky regulovaným otevíráním. V letním období dovnitř čerstvý vzduch proudí klapkami v dolní části stěn, čímž je zvětšena účinná výška mezi přiváděcím a odváděcími otvory a zlepšen účinnek provětrávání. Orientace světllíků na sever též napomáhá proudění a zamezuje přímému slunečnímu svitu do iteriéru a jeho přehřívání. Celý mechanismus je navíc podpořen pozicí ovčína na holém návrší. Větrání salaše je též uvažováno jako přirozené, všechny prostory kromě technické komory jsou proto přímo větratelné. Nucené větrání s rekuperací nebylo uvažováno z důvodu omezeného provozu salaše během chladného období roku, kdy by toto zařízení přinášelo výrazné energetické úspory.
konstrukce ovčín
θim = 12°C,
vého pláště se skládá z nosných hranolů z rostlého dřeva, vnitřního opláštění z vodovzdorné překližky, hydro a termoizolačních vrstev a vnějšího pláště ze štípaného šindele. Objekt salaše stojí nad terénem na bodových železobetonových patkách, nosná konstrukce se skládá z rámu z hranolů rostlého dřeva ztuženého vnitřním opláštěním z OSB desek. Do nosného rámu je vložena tepelná izolace z minerální vaty. Vnější plášť je opět ze štípaného šindele. Vnitřní stěna klubovny/ubytovny v prvním patře je vyzděná z plných cihel a slouží jako akumulační zeď.
rhmax = 80%
střecha vrstva součinitel tep. vodivosti λ [W/mK] 1.vodovzdorná překližka - 2.vzduchová mezera+latě spojeno s interiérem 3.parozábrana z asfaltových pásů 0,210 4.OSB deska 0,130 5.minerální vata + vazničky 0,053 5.minerální vata + krokve 0,053 6.pojistná hydroizolace 0,350 7.vzduchová mezera+latě spojeno s exteriérem 8.štípaný šindel -
d[m] 0,01 0,04 0.004 0,01 0,1 0,1 0,001 0,04 0,04
U[W/m2K] 13 0,53 0,53 -
Rsi = 0,10 m2K/W Rse=0,04 m2K/W celkem U = 0,25 W/m2K požadavek* U = 0.72 W/m2K
stěna exterier vrstva součinitel tep. vodivosti λ [W/mK] 1.vodovzdorná překližka - 2.vzduchová mezera+latě spojeno s interiérem 4.parozábrana z asfaltových pásů 0,210 5.OSB deska 0,130 3.minerální vata + hranoly 0,053 6.minerální vata + hranoly 0,053 7.pojistná hydroizolace 0,350 8.vzduchová mezera+latě spojeno s exteriérem 9.štípaný šindel -
d[m] 0,01 0,04 0.004 0,01 0,1 0,1 0,001 0,06 0,04
U[W/m2K] 13 0,53 0,53 -
Rsi = 0,13 m2K/W Rse=0,04 m2K/W celkem U = 0,24 W/m2K požadavek* U = 0,57 W/m2K
stěna pod úrovní terénu vrstva součinitel tep. vodivosti λ [W/mK] 1.vodovzdorná překližka - 2.vzduchová mezera+latě spojeno s interiérem 3.železobeton 1,430 4.hydroizolační PVC - P folie 0,170 7.XPS 0,030 8.přizdívka z betonových tvárnic 0,860
d[m] 0,01 0,04 0.2 0,0015 0,1 0,1
U[W/m2K] 7,15 0,3 8,6
Rsi = 0,13 m2K/W Rse=0,04 m2K/W celkem U = 0,25 W/m2K požadavek* U = 0,93 W/m2K *výpočet proveden dle STN 730540 -2, čl. 3-2-3
Součinitel prostupu tepla „U“ obalových konstrukcí
podlaha na terénu vrstva součinitel tep. vodivosti λ [W/mK] 1.cementový potěr 1,230 2.keramzitbeton 0,280 3.separační vrstva - geotextilie - 4.hydroizolační PVC-P folie 0,170 5.separační vrstva - geotextilie - 6.železobetonová deska - Vrata 1. výplně světlíků 1.
konstrukce salaš
U[W/m2K] 0,5 U[W/m2K] 1,1
d[m] 0,02 0,1 0.001 0,0015 0.001 0,15
U[W/m2K] 6,15 2,8 -
Rsi = 0,17 m2K/W Rse=0,04 m2K/W celkem U = 1,7 W/m2K požadavek* U = 2,33 W/m2K
posuzovaná budova: Salaš charakteristika budovy objem budovy V, vnější objem vytápěné zóny budovy: celková plocha A obálky budovy: celková podlahová plocha Ac objemový faktor tvaru budovy A/V
požadavek požadavek -
362,4 m3 303 m2 96,5 m2 0,836
převažující vnitřní teplota v topném období θim venkovní návrhová teplota v zimním období θe
θim= 20°C, rh = 50%
20°C -17°C
charakteristika energeticky významných údajů ochlezovaných konstrukcí
střecha vrstva součinitel tep. vodivosti λ [W/mK] 1.OSB desky 0,130 2.vzduchová mezera+latě 0,294 3.parozábrana z folie lehkého typu 0,210 4.minerální vata + fošny 0,041 5.minerální vata + fošny 0,041 6.pojistná hydroizolace 0.350 7.vzduchová mezera+latě spojeno s exteriérem 8.štípaný šindel -
d[m] 0,01 0,04 0.001 0,16 0,16 0,001 0,04 0,04
U[W/m2K] 13 7,35 0,25 0,25 -
stěna exterier vrstva součinitel tep. vodivosti λ [W/mK] 1.OSB desky 0,130 2.vzduchová mezera+latě 0,294 3.parozábrana z folie lehkého typu 0,210 4.minerální vata + hranoly 0,053 5.minerální vata + hranoly 0,053 6.pojistná hydroizolace 0,350 7.vzduchová mezera+latě spojeno s exteriérem 8.štípaný šindel -
d[m] 0,01 0,04 0.001 0,16 0,16 0,001 0,04 0,04
U[W/m2K] 13 7,35 0,33 0,33 -
Rsi = 0,13 m2K/W Rse=0,04 m2K/W celkem U = 0,16 W/m2K požadavek* U = 0,30 W/m2K
podlaha exterier vrstva součinitel tep. vodivosti λ [W/mK] 1.3x OSB desky 0,130 2.kročejová izolace z minerálních desek 0,043 3.OSB desky s lepenými sparami 0,130 4.minerální vata + fošny 0,041 5.minerální vata + fošny 0,041 6.pojistná hydroizolace 0,350 7.vzduchová mezera+latě spojeno s exteriérem 8.vodovzdorná překližka -
d[m] 0,03 0,04 0.001 0,16 0,1 0,001 0,04 0,01
U[W/m2K] 4,33 1,075 0,25 0,41 -
Rsi = 0,17 m2K/W Rse=0,04 m2K/W celkem U = 0,13 W/m2K požadavek* U = 0,24 W/m2K
Dveře 1. okna 1. obvodový plášť 1.
Výpočet a hodnocení průměrného součinitele prostupu tepla
U[W/m2K] požadavek 0,4 U = 1,7 W/m2K U[W/m2K] požadavek 0,9 U = 1,7W/m2K U[W/m2K] požadavek 0,8 U = 1,06 W/m2K
ochlazovaná konstrukce Rsi = 0,10 m2K/W Rse=0,04 m2K/W celkem U = 0,12W/m2K požadavek* U = 0,24 W/m2K
střecha šikmá do 45°C stěna vnější podlaha vnější dveře okna obvodový plášť tep. vazby mezi konstrukcemi celkem
činitel teploplocha Ui UN H = Ai.Ui.bi tní redukce ti posouzení 2 Ai [m ] [W/m2K] [W/m2K] [W/K] bi 75 0,12 0,24 1 9 vyhoví 113 0,16 0,3 1 18,08 vyhoví 72 0,13 0,24 1 9,36 vyhoví 5,1 0,4 1,7 1,15 2,35 vyhoví 11,4 0,8 1,7 1,15 10,49 vyhoví 26,42 0,8 1,06 1,15 24,3 vyhoví 303 0,02 1 6.06 303 79,64
průměrný součinitel prostupu tepla obálkou budovy
Uem = HT/A = 79,64/303 = 0,26 W/m2K stanovení prostupu tepla obálku budovy
měrná ztráta prostupem tepla HT průměrný součinitel prostupu tepla Uem = HT/A doporučený součinitel prostupu tepla Uem,rc požadovaný součinitel prostupu tepla Uem,N
79,64 W/K 0,26 W/m2K 0,36 W/m2K 0,48 W/m2K
energetický štítek obálky budovy
0,52
Uem = 0,26 W/m2K < Uem,N = 0,5 W/m2K klasifikační ukazatel obálky budovy CI je Uem/ Uem,N = 0,26/0,5 = 0,52 energetická náročnost budovy je klasfikována jako B - úsporná
