Koncept nízkoenergetického domu VELUX ATIKA

20. 2. 2010

Projekt domu VELUX ATIKA vznikl ve snaze o dosažení vysokého standardu bydlení při zachování rovnováhy mezi současnou architektonickou tvorbou, zdravým vnitřním prostředím, energetickou náročností a optimálními světelnými podmínkami. Jedná se o typický jednogenerační rodinný dům o rozloze 126 m2 s ložnicí, obývacím pokojem, kuchyní, vstupní halou a sociálním zařízením.

Objekt byl poprvé postaven v říjnu 2006 v přístavu Getxo v Bilbau a je opakovaně demontovatelný a přenositelný. V rozmezí let 2006 a 2009 proběhla jeho montáž již v několika zemích (Itálie, Francie...). Dům je tvořen lehkou ocelovou kostrou nesoucí lehké obvodové konstrukce. Tento konstrukční systém zcela zajišťuje stabilitu a bezpečnost při montáži a demontáži objektu. Zastřešení objektu je provedeno prostřednictvím plochých střech s různými sklony. V jednotlivých segmentech střešní konstrukce jsou instalovány okenní otvory pro maximální využití denního světla v různých ročních obdobích. Obvodový plášť je tvořen lehkou tepelněizolační konstrukcí.

Objekt má velice sofistikovaně řešený způsob přirozeného větrání. Díky okenním otvorům, které jsou umístěny v různých výškách a v různých segmentech střešní konstrukce s odlišným sklonem, dochází k optimální cirkulaci větracího vzduchu. Všechny okenní otvory jsou vybaveny předokenními roletami; clonění a otevírání oken je prováděno automaticky dle ročního období, denní doby či způsobu využití prostoru objektu.

Obr. 1a, b, c: Prefabrikovaná střešní nástavba o velikosti jedné bytové jednotky má plochu 126 m2. Jednotlivé moduly mohou být jednoduše dopraveny na místo stavby a sestaveny, aniž by práce rušily obyvatele stávajícího domu. Zastřešení objektu je provedeno prostřednictvím plochých střech s různými sklony. Střechy mají rozdílný sklon. K jejich tvaru autory inspirovaly typické bílé středomořské vesnice stojící na kopcích. Koncept kombinuje jednoduchost tradiční jihoevropské architektury s nejmodernějšími technologiemi inteligentní budovy. Obytné jednotky jsou vsazeny do rámové konstrukce, která zároveň tvoří kostru venkovní terasy a balkónů. Pro zabezpečení tepelného interiérového komfortu je třeba okna opatřit clonicími prvky, neboť jinak dochází k nadměrnému přehřívání vnitřních prostorů. (foto Adam Mør)

Obr. 1b

Obr. 1c

Obr. 1d, e, f: Jednotlivé místnosti mají rozdílnou orientaci v závislosti na funkci. Okna jsou umístěna tak, aby přinášela optimální množství denního světla. Základní koncepce přirozeného větrání je založena na strategicky umístěných střešních oknech s´ohledem na funkci místnosti a orientaci ke světovým stranám.Tvar každé místnosti byl určen individuálně ve vztahu k její funkci, orientaci, potřebě slunečního záření a přirozeného větrání. (foto Adam Mør)

Obr. 1e

Obr. 1f

Tabulky Strecha

Objekt je vybaven i plně automatickým technickým zařízením pro úpravu parametrů vnitřního prostředí, tj. klimatizací s využitím solárního chlazení prostřednictvím solárních panelů umístěných na střeše objektu.

Skladby obvodových konstrukcí jsou řešeny následujícím způsobem – viz tabulky Střecha, Vnější stěna, Podlaha, Výplně otvorů:

Hodnocení domu VELUX ATIKA z hlediska letní tepelné stability a zajištění vizuálního komfortu

Předmětem hodnocení domu VELUX ATIKA jsou tepelně-stabilitní a světelně-technické parametry za předpokladu umístění objektu na území České republiky. Sledováno je působení okrajových podmínek a splnění normativních kritérií v rámci poměrů středoevropského území.

Vyhodnocovány jsou tři varianty, které představují různé způsoby aplikace clonicích prvků, přičemž sledován je jak nejvyšší vzestup teploty vzduchu, tak hodnota nejvyšší denní teploty vzduchu v letním období a zároveň je sledována změna množství denního světla v místnosti. Analyzována je místnost „obývací pokoj“, která z hlediska využití představuje základní a nejfrekventovanější pobytový prostor.

Vyhodnocení tepelné stability v letním období je provedeno prostřednictvím programu STABILITA 2008 a SIMULACE 2008. Denní osvětlení bylo vyhodnoceno pomocí programu WDLS 4.1.

Obr. 2: Půdorys obytného podlaží

Varianta 1 představuje transparentní prvky bez clonicích prvků. Varianta 2 představuje použití předokenních rolet VELUX na všechna střešní okna při zachování bočních osvětlovacích otvorů bez clonicích prvků. Varianta 3 představuje použití clonicích venkovních markýz VELUX na všechna střešní okna a opět jako ve variantě 2 ponechání necloněných bočních osvětlovacích otvorů.

Obr. 3: Půdorys střechy a rozmístění okenních otvorů 1 – okno GPL 3073 M10 780 x 1600_SML M10, 2 – okno VFE 3073 M34 780 x 954_MIE M34, 3 – solární panely CLI M08 780 x 1398, 4 – okno GGL INTEGRA® 3073 M08 780 x 1398_SML M08, 5 – okno GGL INTEGRA® 3073 M06 780 x 1178_MML M06, 6 – okno GGU INTEGRA® 3073 M08 780 x 1398_SML M08

Obr 4

Výsledky výpočtového hodnocení objektu

Výsledkem hodnocení tepelné stability místnosti v letním období a vizuálního komfortu je nejvyšší denní vzestup teploty vzduchu v místnosti Δθ _ai,max ve ^oC, nejvyšší denní teplota vzduchu v místnosti θ_ai,max ve ^oC a minimální hodnota činitele denní osvětlenosti v místnosti D v % (graf 1, 2).

Graf 1, 2

Obr. 5: Varianta 1 – rozložení hodnot č. d. o. D [%] v síti kontrolních bodů v místnosti (bez clonicích prvků) – zasklení č. 1 (--73)

Průběh hodnot činitele denní osvětlenosti v celém půdorysu místnosti v síti kontrolních bodů je pro jednotlivé varianty patrný z obr. 5–9.

Obr. 6: Varianta 2 – rozložení hodnot č. d. o. D [%] v síti kontrolních bodů v místnosti (s předokenními roletami VELUX) – zasklení č. 1 (--73)

Obr. 7: Varianta 3 – rozložení hodnot č. d. o. D [%] v síti kontrolních bodů v místnosti (s venkovními markýzami VELUX) – zasklení č. 1, 2 (--73, --60)

Obr. 8 : Varianta 1 – rozložení hodnot č. d. o. D [%] v síti kontrolních bodů v místnosti (bez clonicích prvků) – zasklení č. 2 (--60)

Obr. 9: Varianta 2 – rozložení hodnot č. d. o. D [%] v síti kontrolních bodů v místnosti (s předokenními roletami typu VELUX) – zasklení č. 2 (--60) Pozn.: Obrázek je shodný s variantou 2 (obr. 6) – předokenní rolety zastíní střešní otvory, roli hrají pouze boční otvory.

Z výše uvedených výsledků je patrné, že v případě hodnocení interiérového komfortu v letním období ve smyslu ČSN 730540-2 kritériem nejvyšší denní teploty vzduchu v místnosti je požadavek splněn, a to konkrétně pro varianty 2 a 3, což opravňuje ke konstatování, že tepelná stabilita posuzované obytné místnosti pro letní období bude vyhovující. Pouze v případě, kdy nebudou aplikovány žádné clonicí prvky, bude tepelná stabilita nevyhovující a bude třeba uvažovat s provozem klimatizačního zařízení jako s nutností pro zajištění vyhovujícího tepelného komfortu.

Z pohledu kvality vizuálního mikroklimatu je místnost vyhovující, neboť veškeré minimální hodnoty ve všech třech variantách jsou výrazně vyšší než požadované hodnoty ČSN 730580-2, a to i za předpokladu užití clonicích prvků.

Tabulky 1, 2

Závěr

Na základě výpočtové analýzy jednotlivých variant na referenčním objektu VELUX ATIKA při konstantním součiniteli prostupu světla zasklení ζ _g a korekčním činiteli rámu otvorové výplně ζ _f lze konstatovat následující závěry:

● Pro zabezpečení tepelného interiérového komfortu je třeba okna opatřit clonicími prvky, neboť jinak dochází k nadměrnému přehřívání vnitřních prostorů.

● Při respektování normového požadavku ekvivalentu nejvyšší denní teploty ve smyslu ČSN 730540-2/2007 vyhovují varianty 2 a 3.

● Kvalita vizuálního komfortu je nadnormativní i v případech zaclonění (var. 2 a 3) ve smyslu ČSN 730580-1, je vhodné akceptovat interiérové opatření k eliminaci oslnění (pojednání barevnosti interiéru).

Poznámka společnosti VELUX:

Výpočtem bylo potvrzeno, že demodům ATIKA, tak jak je navržen – z hlediska využití přirozeného větrání a stínění–, by v klimatických podmínkách České republiky fungoval i bez použití klimatizačního zařízení. V případě použití zasklení proti hluku a zahřívaní --60 jsou parametry tepelné pohody v interiéru ještě příznivější. Střešní okna VELUX s tímto zasklením nebyla v době návrhu a výstavby objektu na trhu. Zasklení s označením -60 v kombinaci s venkovními zastiňovacími doplňky představuje nejefektivnější způsob ochrany interiéru před přehříváním, při zachování vysokého světelného komfortu v místnosti.