LISI – dom, ktorý očaril Kaliforniu

Výsledkom bolo víťazné ťaženie rakúskeho tímu, do ktorého patril aj jeden Slovák, na súťaži Solar Decathlon 2013. Dňa 12. októbra minulého roka boli vyhlásené výsledky súťaže Solar Decathlon 2013, v rámci ktorej porazil rakúsky tím všetkých svojich protivníkov. Na súťaž prišiel prvý raz a európske farby hájil len s tímom z Českej republiky. Nakoniec oba tieto tímy stáli na stupňoch víťazov, čo je fantastický úspech. Ďalšou mimoriadne potešujúcou správou je, že na získaní zlatej medaily rakúskeho tímu sa podieľal aj Slovák Marek Kremeň, člen predstavenstva Slovenskej rady pre zelené budovy (SKGBC), ktorý patril do tímu architektov z Viedenskej technickej univerzity a podieľal sa na konceptuálnej fáze projektu.

Rakúsky tím, ktorý v Kalifornii zaujal solárnym domom z dreva s názvom LISI, získal 1. cenu v kategóriách Komunikácia s okolím, Príprava teplej vody a Energetická bilancia, 2. miesto v kategórii Príťažlivosť pre trh a 3. miesto v kategórii Inžiniering, čo vo výsledku znamenalo absolútne víťazstvo a nekonečnú radosť… Tím z Viedenskej technickej univerzity tvorili nielen študenti, ale aj doktorandi a profesori so zameraním na architektúru. Podporili ho však aj ďalší študenti z rôznych oblastí technického zamerania a napokon sponzori. Ako sme už spomenuli, na projekte sa podieľal aj slovenský doktorand z Viedenskej technickej univerzity Marek Kremeň a jeho kolega Marcus Jones z EXERGY Studios, členskej spoločnosti Slovenskej rady pre zelené budovy (SKGBC). Spoločne pracovali na príprave a realizácii projektu udržateľného domu viac než dva roky. Samotná konštrukcia a testovanie domu v provincii Kärnten v Rakúsku trvali približne dva mesiace. Následne sa dom rozobral a zaslal do Kalifornie. V Orange County Great Park potom trvalo jeho zloženie už len stanovených 9 dní.

Dom je z 90 % vyrobený z dreva. Jedna stena je z dubového dreva, iná z jaseňa, strop tvorí jedľa. Kúpeľňa má namiesto dlaždíc podlahu z upraveného jaseňa odolného proti vode. Spálňa je lemovaná štiepanou kôrou, čo jej dodáva tmavý, rustikálny charakter. Dokonca aj jedálenské stoličky sú vyrobené z lisovanej kôry a odpadu po pílení. Samozrejme, dôraz sa kládol na energetickú efektívnosť, pasívny dizajn a komfort užívateľov. Dom spĺňa aj nároky užívateľa, ktorý sa rád zabáva bez toho, aby musel opustiť svoj príbytok. Práve v týchto kategóriách udržateľný LISI získal najviac bodov. Vnútri domu je veľký obytný priestor. Spálňa a kúpeľňa sú síce menšie, no dispozične dobre premyslené. Chladnička, televízor či práčka sú prakticky vstavané v drevenej stene. V dome sú zabezpečené všetky najmodernejšie technológie vrátane sálavého vykurovania a chladenia, automatických žalúzií a markíz, ako aj domáceho zábavného systému. Keď však niekto opustí dom, systém dokáže automaticky tieto zariadenia vypnúť.

Koncept

Základom konceptu rakúskeho tímu bola myšlienka jednoduchého, vynikajúceho a inteligentného domu. Dom sa skladá z troch zón: základného jadra, obývacieho priestoru a priľahlých terás, ktoré môžu byť jednoducho spojené s interiérom pomocou flexibilnej fasády. Základným materiálom je drevo, ktoré je jedným z udržateľných materiálov. Vzhľadom na to, že Rakúsko je vo veľkej miere pokryté lesmi, drevo má v tomto prípade aj symbolický charakter. Synergia modulárnej drevenej konštrukcie a obnoviteľných materiálov a energie vytvára vysoko kvalitný, udržateľný a cenovo dostupný dom vhodný pre rozličných užívateľov v rôznych lokalitách, ktorý im zároveň im ponúka zdravé, pohodlné a príjemné prostredie a generuje dostatok energie na pokrytie nárokov na prevádzku.

Návrh – dizajn
Centrálny obytný priestor s možnosťou rozšírenia sa na priľahlé terasy na severe a juhu robí dom LISI jedinečným. Exteriérové terasy dokážu na relatívne malej podlahovej ploche zdvojnásobiť čistý obytný priestor. LISI tak ponúka súkromie v podobe vonkajších priestorov, ktoré umožňujú obyvateľom zažiť a vytvoriť si „prírodu” vo svojom vlastnom dome. Flexibilné automatické tieniace prvky zabraňujú prehriatiu v horúcich letných dňoch a výrazne znižujú záťaž spôsobenú chladením. Rôzne architektonické vrstvy umožňujú obyvateľom zmeniť priehľadnosť zasklených plôch v závislosti od požadovanej úrovne ochrany súkromia. Tá sa pohybuje od izolovaného zátišia po otvorený priestor, ktorý spája dom s okolím. Rampa, ktorej priečelie je obalené textilom, vedie až do interiéru. Priestranná obývacia izba je centrom domu a poskytuje miesto na rôzne aktivity. Posuvné sklenené dvere umožňujú na severnej a južnej terase rozšírenie obytného priestoru. Skladovací priestor je integrovaný do steny, takže obytná plocha pôsobí vždy upratane a dá sa rôzne konfigurovať. Jadro domu ladené do tmavých odtieňov obsahuje spálňu, kúpeľňu a zázemie na technické vybavenie. Slúži ako „útočisko” a v porovnaní so svetlou otvorenou obývacou časťou ponúka kontrast.

Stavba

Základom je jednoduchosť – dom si vyžadoval dobre premyslený dizajn z dôvodu funkčnosti pri opakovanej montáži a demontáži. Štyri podlahové moduly sú umiestnené vodorovne s dvoma výstužnými jadrami navrchu, ktoré tvoria zázemie domu. Štyri stropné moduly s namontovaným fotovoltickým systémom tvoria strechu. Nosná konštrukcia má tvar dreveného kvádra. Izolácia na báze celulózy je umiestnená medzi stavebnými trámami a zaisťuje príjemnú vnútornú klímu. Modulárnu koncepciu dimenzovali tak, aby sa jednotlivé časti zmestili do štandardných medzinárodných námorných kontajnerov.

Energetický systém
Energetický systém domu LISI je starostlivo navrhnutý tak, aby bol plne funkčný a schopný vyrobiť si energiu pri zachovaní vysokej úrovne komfortu a zdravého bývania, pričom na to využije minimálne množstvo zdrojov. Okrem týchto základných požiadaviek rakúsky tím identifikoval ako najdôležitejšie tieto tri aspekty: energetickú efektívnosť, náklady a dostupnosť a jednoduchú realizáciu.

Elektrické systémy

Všetky systémy sú napájané elektrickou energiou. V tomto zmysle sa rakúsky tím úplne spoľahol na výrobu elektrickej energie fotovoltickým systémom. Prebytočnú energiu možno potom dodávať buď do siete, alebo ju možno alternatívne využiť na dobíjanie elektrických vozidiel. Táto možnosť sa nedala aplikovať pri prebytočnej tepelnej solárnej energii, preto zelenú nakoniec dostali len výroba elektrickej energie a zariadenia, ktoré sú ňou poháňané. Fotovoltický systém s inštalovaným príkonom 8,62 kWp a uhlom náklonu 10° orientovaným na juh dokáže v mieste konania súťaže vyrobiť približne 13 000 kWh ročne. Systém pozostáva z 13 KIOTO Photovoltaics modulov a 22 Holleis Lotus G2 polykryštalických silikónových modulov, čo je spolu 35 modulov. Pri návrhu sa využili aj simulácie na optimalizáciu a dimenzovanie v simulačnom rozhraní Pvsyst5.       

Tepelné čerpadlá

LISI predstavuje energetický dom plus, ktorý čerpá celú potrebnú energiu zo strešného PV generátora. Prívod studenej a teplej vody na vykurovanie, chladenie a prípravu teplej vody závisí od dvoch tepelných čerpadiel vzduch – voda. Pomocou vonkajšej jednotky tepelného čerpadla s reverzným cyklom CLEEN Patenta SOLO 9 ++ (COP 4.61) sa voda pred distribúciou do podlahového systému ohrieva alebo chladí a privádza do zásobníkov s objemom 70 l. V technickej miestnosti je integrovaný zásobník a modul druhého tepelného čerpadla CLEEN Patenta 300 (COP 3.7) na prípravu teplej vody.

Vzduchotechnika

Komfortné podmienky zabezpečuje jednotka so spätným získavaním tepla Hoval HomeVent® RS-250 (ERV) dimenzovaná na prietok čerstvého vzduchu s hodnotami medzi od 65 do 250 m³/h. Ventilátory sú integrované v jednotke a prídavný chladič je umiestnený v potrubí prívodu čerstvého vzduchu za ERV jednotkou. Tá slúži ako výmenník tepla a vlhkosti medzi odpadovým odsávaným vzduchom a prívodom čerstvého vzduchu. Funkčný podlahový systém reguluje klímu celého objektu s použitím vody, vzduchu a aktívnej kapacity vnútorného objemu. To efektívne zabezpečuje vykurovanie, chladenie a čerstvý vzduch na vytvorenie trvalo príjemného vnútorného prostredia. Inovatívna sprchovacia vaňa cez výmenník tepla využíva tepelnú energiu z odpadovej vody, čo výrazne znižuje čistú spotrebu energie potrebnej na každodennú hygienu.

Multifunkčný podlahový systém

Multifunkčný podlahový systém ClimaLevel® zabezpečuje vykurovanie a chladenie aj ventiláciu v obytných zónach. Kým nosným médiom na vykurovanie a chladenie je voda, množstvo čerstvého vzduchu prichádzajúceho z ERV jednotky sa môže individuálne regulovať. Veľká povrchová plocha pomáha energetickej efektívnosti využitím malých teplotných rozdielov na chod sálavého systému. Týmto distribučným spôsobom sa znižuje aj špičková potreba vykurovania a chladenia. Vzduch prúdi cez podlahový systém a následne sa upravuje vodným ohrievačom/chladičom.  

Materiály

Z hľadiska materiálov bola hlavnou prioritou udržateľnosť. LISI sa skladá z veľkej časti z obnoviteľných zdrojov a udržateľných materiálov. Drevo sa používa ako surovina na konštrukciu a izoláciu. Nielenže sa jeho uhlíková stopa rovná nule (uhlíkovo neutrálny materiál), ale má aj pozitívny vplyv na vnútornú klímu a pohodu. Ako prírodný produkt je drevo ideálny materiál na prefabrikáciu domov, a to vďaka svojej jednoduchosti použitia a dopravy. Dom je navrhnutý tak, aby boli využité všetky časti stromu – od jadrového dreva až po kôru. Drevo sa teda používa nielen ako stavebný materiál, ale tvorí aj vnútro stien a stropných panelov či nábytok. Príjemným bonusom je, že vzhľad drevenej konštrukcie tak dopĺňa aj jej príjemná vôňa.

Certifikácia

Štúdie a štatistiky dokázali, že obyvatelia pri svojom vnímaní kvality danej budovy hodnotia zdravie a pohodlie ako najdôležitejšie kritériá. Dom LISI ponúka vynikajúce podmienky v rámci svetelnej pohody nielen v lete, ale poskytuje dostatok slnka aj v zime, a to pri vysokej kvalite vnútorného vzduchu po celý rok. Návrh bol hodnotený v súlade s požiadavkami na ochranu životného prostredia amerických, európskych a ázijských štandardov pre „state-of-the-art” energeticky úsporných budov. Okrem toho sa hodnotili dlhodobé environmentálne a ekonomické vplyvy konštrukčných riešení aplikáciami metód LCA a LCCA či certifikačných systémov udržateľnosti LEED a DGNB.

Z Kalifornie do Rakúska

Dom by sa mal čoskoro vrátiť naspäť do Rakúska a bude slúžiť ako ukážka udržateľnej architektúry rodinných domov pre verejnosť. Plánovanou lokalitou na umiestnenie ekologického domu je Shopping City Sud vo Viedni.LISI je príkladom, že kombinácia akademickej obce s komerčnými spoločnosťami a ľuďmi z praxe dokáže osloviť aj na medzinárodnej pôde. Zároveň predstavuje príležitosť na zmenu prístupu k navrhovaniu tradičným spôsobom, keďže v zahraničí je integrované plánovanie nových budov považované už za štandard (na rozdiel od Slovenska).

Čo je Solar Decathlon

Súťaž organizuje americké ministerstvo energetiky a Národné laboratórium obnoviteľných energií Spojených štátov amerických a je súčasťou americkej energetickej politiky. Cieľom je propagácia udržateľnej a solárnej architektúry a priblíženie tohto konceptu širokej verejnosti.

Súťaže, ktorá pozostáva z 10 disciplín, sa účastní štandardne asi 20 univerzitných tímov z celého sveta, minulý rok ich bolo v rámci 6. ročníka súťaže 19. Ich úlohou je postaviť dom, ktorého jediným zdrojom energie je slnko. Počas niekoľkých mesiacov musia navrhnúť, naprojektovať a napokon vybudovať solárny dom, ktorý je cenovo dostupný, atraktívny, komfortný a energeticky efektívny. Víťazom súťaže sa stáva tím, ktorému sa podarí vytvoriť inteligentnú synergiu cenovej dostupnosti, príťažlivosti pre spotrebiteľa a vynikajúceho dizajnu s optimálnou výrobou energie a maximálnou efektivitou. Minuloročné finále prebehlo v termíne od 3. do 13. októbra 2013 v Orange County Great Park v Kalifornii. Prihlášky sa podávali koncom roka 2011. Od prijatia do súťaže sú určené dva roky na návrh, postavenie, otestovanie, rozobratie a dopravu domu na miesto konania finále, kde sa dom musí opätovne postaviť za deväť dní.

(sf)

Text vznikol v spolupráci Ing. Marekom Kremeňom, ktorý sa na projekte Solar Decathlon zúčastnil ako doktorand TU Wien.

Foto: Department od Energy Solar Decathlon

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.