Český ostrovní dům 2018

Vítězem soutěže Český ostrovní dům 2018 se stala Zuzana Kopiláková, studentka architektury v Bratislavě. Její projekt minimalizuje potřebu externí dodávky elektrické energie a spotřebu pitné vody, koncept také počítá se společnou produkcí potravin, malým chovem zvířat a sdílením přebytků elektřiny s obcí.

Autorská zpráva
V urbanistickej časti je vysvetlený najmä koncept celkového riešenia zo širšej perspektívy (zoom-out), kde sú okrem situácie s dopravným, priestorovým riešením a zasadením do pozemku narčtnuté aj schémy fungovania konceptu s princípmi zelenej architektúry. Daľej sú v tejto časti podrobnejšie vysvetlené navrhované objekty, ktoré sú obyvateľmi zdieľané.
V architektonickej časti sa venujem konceptu jednotlivých rodinných domov (zoom-in), ich dispozičným, konštrukčným a materiálovým riešeniam.
V tretej časti sú načrtnuté technologické riešenia: centralizovane riešené teplo-technické a energetické hospodárenie, hospodárenie s vodou, schémy rekuperácie a využitia šedej vody, ktoré sa už týkajú jednotlivých domácností.

off grid: Ide o koncept s cieľom maximalizácie sebestačnosti, ktorý sa snaží využiť situáciu, v ktorej sa nachádza, s využitím miestnych zdrojov a poskytnúť tak miesto vhodné pre život rodín nezávislé od vonkajších zdrojov. Ide najmä o energetickú sebestačnosť, recykláciu odpadu a vody, produkciu potravín a tým uzavretie životného cyklu, ktorý je súčasťou prírody a udržateľného fungovania v nej.

in grid: Koncept je zasadený do modulovej mriežky, ktorá zároveň predstavuje akýsi univerzálne použitelný model fungovania s istými možnostmi usporiadania. Modulová sieť je preložená cez pozemok a do nej racionálne umiestnené objekty, ktoré svojím usporiadaním nadväzujú na zvažujúci sa terén a modulová sieť sa tak dostáva aj do priestoru.

share grid: Filozofia je postavená na celkovom zdieľaní, a to nielen energií a produkcie, ale aj zdieľaní priestorov. Energie, vykurovanie, produkcia jedla, odpad, voda – každý z týchto sektorov je na určitom mieste riešený centralizovane pre všetky objekty. Zdieľané však nie sú len energie a produkcia, ale takisto spoločné priestory ako je sauna, práčovňa, spoločenské pavilóny, kobky či parkovací prístrešok, ktoré si vyžadujú tiež určitú údržbu. A práve v rámci údržby je navrhnutá akási „deľba práce“. To znamená, že každý dom má na starosti údržbu vybraného sektora. Výsledné zisky, či už vo forme zeleniny alebo elektrickej energie, sú medzi rodinami zdieľané. V konečnom dôsledku sa teda všetci podieľajú na funkčnosti jedného celku.

Urbanistický koncept
Dopravné a komunikacné riešenie: Z dopravného hľadiska bolo nutné rozšířit pôvodnú 3 metre širokú prístupovú komunikátu pozdĺž severovýchodnej hranice pozemku. Táto zmena je predpokladaná aj v územnom pláne, keďže na druhej strane cesty je plánované lyžiarske stredisko. K nej je navrhnutý aj cyklochodník, zároveň aj chodník pre peších. Celý pozemok má dva vstupy zo severovýchodnej strany. Nižší vstup slúži najmä pre cyklistov, keďže hneď pri ňom je umiestnený prístrešok pre bicykle. Zároveň je však bezbariérovým prístupom, který vedie rovným chodníkom až do centra pozemku. Tento zjazdný chodník slúži taktiež pre nákladné vozidlo, ktoré po ňom privezie drevo až do technickej miestnosti, prípadne pre smetiarske auto. V prípade exkurzií tento vstup umožňuje aj vstup pre návštevníkov, pretože v tejto časti je umiestnená ohrada pre zvieratá a skleníky so záhradami.
Horný vstup slúži najmä pre vjazd s vozidlom do parkovacieho prístrešku a tiež ako skromný vstup pre obyvateľov. Cez stred pozemku vedie hlavná komunikačná os paralelne s hlavnou cestou a slúži na prepojenie jednotlivých sektorov. Pod ňou môžu viesť všetky inžinierske siete s centrom v technickej miestnosti. Všetky spečené plochy umožňujúce komunikáciu po pozemku sú umiestené v rámci gridu (6 x 8m ) a sú riešené jako vodopriepustná zatrávňovacia dlažba.
Parkovací prístrešok: Strechu parkovacieho prístrešku tvoria fotovoltaické panely orientované na juh, ktoré zabezpečujú tienenie. Panely zároveň vyrábajú elektrickú energiu, ktorá je uskladnená v akumulátoroch v technickej miestnosti v centre pozemku. Dobíjacia stanica pre elektromobily, umiestnená na jednom z parkovacích miest, je spätne zásobovaná z akumulátorov.
Objekt je z časti zapustený do terénu a poskytuje 18 parkovacích miest, z toho 1 miesto pre invalidov a 1 miesto pre motocykel. Severná časť prístrešku je riešená ako zelená pochôdzia strecha. Do objektu sa vchádza prístupovou rampou so sklonom 9°.
Cykloprístrešok: Prístrešok pre bicykle umiestnený pri nižšom vstupe na pozemok obsahuje obojstranné stojany pre 60 bicyklov. Je zastrešený zelenou strechou.

Spolocenské pavilóny
Vnútorný priestor medzi domami vypĺňajú spoločenské priestory, ktoré sú opäť vsadené do gridu ako 3 modulové objekty. Z toho je jeden celkom otvorený, jeden polouzavretý a jeden uzavretý objekt. Z ľavej strany je otvorený prístrešok s posedením či pingpongovým stolom, ktorý ale umožňuje aj priechod k výťahu na drevo. Priestory z pravej strany dopĺňa polouzavretý prístrešok so sklenými odnímateľnými plochami, ktorý slúži na posedenie, hry či oddych na lehátkach. V podzemí sú umiestnené aj priestory sauny s hygienickým vybavením a prezliekacími kútmi.
V strednom objekte sa na prízemí nachádza uzavretá presklená miestnosť na posedenie najmä v zimnom období s barom a menšou kuchynkou a dole technická miestnosť so skladom dreva a spoločná práčovňa a sušiareň. V podzemí sú aj priestory sauny s hygienickým vybavením a prezliekacími kútmi. Pred vstupom do sauny nechýba ani oddychová miestnosť s posedením a uzamykacími skrinkami.
Stredný pavilón je presklený s výhľadom na Lipno a pred ním je pochôdzia plocha s jazierkom.

Eco-farma
V časti pozemku pri prístrešku pre bicykle je umiestnená eco farma obsahujúca skleník pre pestovanie ovocia a zeleniny, skleník pre aquaponiku, zásobníky úžitkovej vody umiestnené pod skleníkmi, vonkajšie sezónne záhrady taktiež pre pestovanie plodín a zverochov.
Z dôvodu blízkosti priľahlej Lipenskej nádrže s možnosťou chovu rýb je jeden skleník vyhradený pre aquaponiku. Je to systém, ktorý spája konvenčnú akvakulturu – chov rýb, vodných schránkovcov, kôrovcov a vodných rastlín s hydropóniou- pestovanie rastlín vo vode, bez potreby pôdy. Odpadová voda z rýb slúži ako organické hnojivo pre rastliny, zatiaľ čo rastliny čistia vodu rybích výkalov. Tým, že tento proces prebieha neustále, nastáva o 90 % zníženiu spotreby sladkej vody v porovnaní s konvenčím chovom rýb. Tento systém je výhodný aj z hľadiska čo najväčšieho využitia plochy na produkciu jedla, pretože je možné pestovať vertikálne. Celý systém môže byť poháňaný energiou z fotovoltaických panelov.
Samotný zverochov je zabezpečený oplotenou plochou s možnosťou výbehu zvierat a s malou stajňou/ poľnohospodárskym objektom.

Odpad a KCOV
Neďaleko zverochovu je tiež umiestnený prístrešok s odpadovými a kompostovými kontajnermi. Odpadové separačné kontajnery sú farebne rozdelené na kov, papier, plast, sklo a zmiešaný komunálny odpad a ich umiestnenie umožňuje prístup smetiarskeho auta. Kompostový kontajner je umiestnený zvlášť pod prístreškom na území chovu zvierat a vyprodukované hnojivo je možné využiť na hnojenie eco-farmy.
Na protiľahlej strane centrálnej komunikačnej osi pozemku sa nachádza kaskádová koreňová čistička, ktorá sa skladá z troch modulových častí. Najvyššia časť s koreňovými rastlinami a štrkom slúži pre prečistenie odpadovej čiernej vody z domácností. S prepadom do druhej časti, v ktorej sa výkaly dočisťujú medzi koreňovými rostlinami. Tretia časť slúži jako dočisťovacie jazierko s prečistenou vodou. Najvyššia časť môže byť krytá skleníkom pre zamedzenie šírenia zápachu a taktiež pre obmädzenie sezónnych výkyvov v čistiacom výkone. Prečistená úžitková voda vedie do zásobníkov úžitkovej vody a slúži na zalievanie záhrad a eco-farmy.

Architektonický koncept
Návrh odzrkadľuje súčasnú architektonickú formu bývania s využitím kvality miesta, ktoré daná lokalita ponúka. A to najmä jeho terénne podmienky a výhľad na vodnú plochu Lipenskej nádrže. Cieľom bolo vsadiť domy do terénu tak, aby boli zabezpečené samostatné vstupy k jednotlivým bytom a zároveň podporiť koncept zdieľania aj v dispozičnom riešení. Ďalej tiež orientácia domov čelom a presklením k výhľadu na vodu a sedlovou strechou k južnej strane pre prípadné využitie fotovoltaických panelov.
Dôležité bolo tiež brať do úvahy obmedzenie územného plánu, ktoré dovoľuje maximálne jednopodlažní objekty s obytným podkrovím, podpivničením a sedlovou strechou o sklone 30-45°.

Jadrom architektonického návrhu je teda koncept jedného podlažia, ktoré je polozapustené do terénu a dvoch obytných podkroví položených na tomto podlaží. Obytné podkrovia medzi sebou zdieľajú spoločný priestor a ich sedlové strechy pripomínajú drobnú Frymburkskú architektúru.
Vo výsledku teda tvoria jeden objekt, pozostávajúci z troch bytových jednotiek, ktorý nemusí pôsobiť monumentálne. Pôsobí skôr ako súbor menších objemov.
Tento objekt korešponduje s modulovou sieťou a obývacie miestnosti sú orientované smerom na vodnú plochu. Čiže najväčšie presklené plochy sú na juho-západnej strane. Na južnú stranu sú orientované sedlové strechy, na ktoré je možné umiestniť fotovoltiku.

Dispozičné riešenie 1. NP: Kým horné podkrovné byty sú riešené kompaktnejšie pre max. 4-člennú rodinu, spodné podlažie je veľkorysejšie a určené pre 6-člennú rodinu. V piatich takýchto objektoch by teda malo bývať celkovo 70 ľudí. Dolné podlažie je rozsiahlejšie, zložené z troch obytných miestností s možnosťou obmeny. V referenčnom prípade sú detské izby spolu s priestrannou obývačkou orientované na juhozápad s veľkým presklením a spálňa v „zadnej” časti. Vstupy na terasu sú umožnené z izieb a obývačky. Z tejto strany je umiestnený aj vstup do bytu so zádverím a WC. Oproti vstupu sú hygienické zázemie s malou technickou miestnosťou pre spoločnú rekuperačnú jednotku. K celému rodinnému domu priliehajú tri modulové dielce záhrady, kde si môžu rodiny pestovať vlastné suroviny, alebo ich využiť rekreačne. Ich delenie medzi byty je vecou dohody.

Dispozičné riešenie podkrovných bytov: Podkrovia sú objemovo rovnaké s možnosťou variability obytných miestností, spálne a detskej izby. V jednom prípade je detská izba umiestnená v dolnej severovýchodnej časti a spálňa hore v lofte. V druhom prípade naopak. Ich umiestenie záleží podľa preferencií rodiny, prípadne sa môžu meniť aj v čase. Oproti vstupu so zádverím je vždy umiestnená kúpeľňa s WC a zvyšnú juhozápadnú polovicu domu s väčším presklením a výhľadom na vodnú plochu tvorí kuchyňa s obývačkou, prípadne pracovňou. Dispozícia tejto časti sa môže meniť. Z tohto priestoru je možný vstup na otvorenú terasu, ktorá je spoločná pre oba podkrovné byty. Terasa je doplnená o zelenú plochu a lavičku, ktorá zároveň tvorí svetlík do dolného podlažia. Je tiež doplnená o posuvnú pergolu, dotvárajúcu príjemné posedenie v letnom období. V prípade, že budú mať susedia pocit prílišného zdieľania, je možné terasu oddeliť mobilnou skladacou priečkou.
Hoci sa to nemusí na prvý pohľad javiť, aj toto podlažie korešponduje s modulom a jeho pozdĺžny horizontálny charakter vyvažuje vertikálna posuvná pergola. Pergola slúži najmä ako tienenie terasy, ale posunutím po kolajnici môže vytvoriť prístrešok nad vstupom.

Dispozičné riešenie – loft: V zadnej časti obytných podkroví sa nachádzajú vikiere, ktoré vždy smerujú von od centra celého objektu. V interiéri vikiere vytvárajú priestor, ktorý je využitý ako loft a tvorí samostatnú obytnú miestnosť. V rámci kompaktného riešenia má loft zníženú výšku a je použiteľný ako spálňa alebo detská izba. Veľké juho-západné presklenie umožňuje, že aj z tejto časti je možný výhľad na vodnú plochu.

Materiálové riešenie
Všetky domy sú objemovo navrhnuté rovnako. Priestor pre variabilitu vzniká pri usporiadaní dispozície, pričom sa menia aj fasádne otvory, ale najmä pri materiálovom riešení. Podkrovia sú navrhnuté jednoliato, ako je aj ich konštrukčné riešenie. Tzn. že sa materiálovo nerozdeľujú na stenu a strechu, ale sú celé tvorené oplechovaním, čo podporuje aj výraz položených malých objektov na dolnom podlaží. Oplechovanie je možné riešiť vo viacerých odtieňoch. Premenné môžu byť aj steny vikierov pri vstupe a pri priestore loftu. Tam je možná povrchová úprava s rôznymi farbami minerálnej omietky, dreveným obkladom či dlažbou. Takisto je variabilná aj povrchová úprava dolného podlažia.

Konštrukcie
Domy sú založené na železobetónovej doske, ktorá je uložená na lôžku z drveného penového skla. Lôžko slúži ako primárna tepelná izolácia spodnej stavby. Keďže spodné podlažia sú čiastočne zapustené v teréne, vrátane stien a stropnej konštrukcie sú vystavané z monolitického železobetónu. Zo severo-západnej strany, z ktorej je celé spodné podlažie pod úrovňou terénu, slúži stena zároveň ako oporná stena. Vzhľadom k tejto skutočnosti sú steny, v kontakte zo zeminou, izolované tepelnou izoláciou z extrudovaného polystyrénu. Steny v kontakte so vzduchom sú zateplené s EPS-GREYWALL. K stropnej železobetónovej doske sú ukotvené drevené priehradové nosníky, ktoré vytvárajú jednoliatu sedlovú konštrukciu podkroví. Konštrukcie podkroví sú izolované fúkanou celulózou.

Schéma vykurovania
Návrh centrálneho zásobovania plynie hlavne z nízkej potreby vykurovania a teplej vody v jednotlivých domoch. Systém je riešený centralizovane v podzemnej technickej miestnosti.
Teplo je generované v drevosplyňovacom kotli, ktorý je súčasťou kogeneračnej jednotky a ústi do komína. Vyrobené teplo sa využíva na ohrev vody v dvoch zásobníkoch TUV (2000 litrov). Teplá voda zo zásobníkov je privádzaná do podlahových vykurovacích obvodov v jednotlivých bytových jednotkách. V technickej miestnosti sa nachádza aj sklad samotného paliva – dreva. Zásobovanie z úrovne terénu je zabezpečené výťahom, ku ktorému má prístup aj nákladné vozidlo po zjazdnom chodníku. Alternatívne môžu byť použité peletky – ako palivo pre kogeneračnú jednotku, čo by mohlo vďaka integrovanému zásobníku zautomatizovať prevádzku. Samotná technická miestnosť je dobre prístupná výťahom alebo schodiskom a umožňuje prípadnú revíziu zariadení.
Príprava a ohrev pitnej vody prebieha v jednotlivých bytoch vo výmenníkoch tepla, umiestnených v technickej miestnosti na 1.NP. Výmenníky sú napojené na centrálny rozvod tepla – v centrálnej technickej miestnosti.

Schéma elektrickej energie
Hlavným zdrojom elektrickej energie sú fotovoltaické panely a drevoplynová kogeneračná jednotka, ktorá zároveň slúži aj ako zdroj vykurovania a teplej vody celého komplexu. Táto kombinácia vedie k minimalizácii potreby dodávok el. energie z verejnej siete. Kogeneračná jednotka je centrálne umiestnená v jadre komplexu v podzemnej technickej miestnosti. Do tejto miestnosti je privádzaný aj jednosmerný prúd z fotovoltaických panelov umiestnených na parkovacom prístrešku, JV stranách sedlových striech domov a JZ strán zábradlí. V prípade nedostatočnej kapacity produkcie energie alternatívnymi zdrojmi je do tejto miestnosti privádzaný tiež prúd z verejnej siete. Naopak v prípade prebytku elektrickej energie najmä v letnom období môže byť energia dodávaná do verejnej siete alebo môže byť využitá na automatizáciu zalievania vonkajšej eco-farmy a skleníkov, čo by najmä v letnom období odľahčilo údržbu tohto sektoru.
Všetky prívody ústia do regulačného modulu, ktorý mení jednosmerný prúd z panelov na striedavý a zároveň reguluje využívanie jednotlivých zdrojov podľa potreby. Vyrobená elektrická energia je uskladnená v akumulačnej stene.
Na pokrytie potrieb vykurovania a ohriatia teplej vody predpokladáme výkon kogeneračnej jednotky 50kW. Táto kogeneračná jednotka by mala pokryť prevažnú časť energie vo vykurovacom období. V letnom období prevažnú časť elektrickej energie pokrýva PV elektráreň spolu s PV na strechách domov. Celkovo je možné na plochu parkovacieho prístrešku použiť 180 fotovoltaických modulov a na plochy domov 295 modulov.

Schéma pitnej a daždovej vody
Jestvujúci zdroj pitnej vody na pozemku v južnej časti, ktorý podporuje autonómnosť konceptu, je po úprave v úpravni pitnej vody využívaný na zásobovanie všetkých objektov. Vzhľadom na návrh konceptu eco-farmy, ktorá si vyžaduje väčší prísun vody, bolo jasnou voľbou využiť všetky sedlové strechy pre zber dažďovej vody na pozemku. Dažďová voda zo sedlových striech domov, skleníkov a terás, je zvedená do podzemných potrubí pod hlavnou komunikačnou osou a zachytávaná vo veľkých podzemných nádržiach pod terasou medzi skleníkmi. Z druhej nádrže je umožnený prepad do vsaku v dolnej časti pozemku. Táto voda je využívaná na zalievanie sezónnych záhrad, celoročné zalievanie skleníkov, aquaponiky a pre zvieratá.

Schéma odpadovej a úžitkovej vody
Aby bol súbor skutočne autonómny s použitím princípov recyklácie, bolo do konceptu zaradené nakladanie s odpadovou vodou na pozemku. Je to dôležité aj preto, lebo obec rieši problém s malou kapacitou prečerpávajúcej stanice odpadových vôd. Preto všetka odpadová voda može byť prečisťovaná a spätne využitá na pozemku pomocou koreňovej čističky odpadových vôd.
Odpadová voda (čierna) z domácností je pod hlavnou komunikačnou osou vedená do koreňovej čističky odpadových vôd, kde je cez kaskády prečisťovaná a zvedená do zásobníkov úžitkovej vody. Táto voda je potom znovu použiteľná tiež pre zalievanie.

Korenová cisticka odpadových vôd – kaskádové riešenie
Koreňová čistička sa skladá z troch modulových častí. Najvyššia časť s koreňovými rastlinami a štrkom slúži pre prečistenie opadovej čiernej vody z domácností. S prepadom do druhej časti, v ktorej sa výkaly dočisťujú medzi koreňovými rastlinami a tretia časť slúži ako dočisťovacie jazierko s prečistenou vodou. Najvyššia časť môže byť krytá skleníkom pre zamedzenie šírenia zápachu a taktiež pre obmedzenie sezónnych výkyvov v čistiacom výkone.
Do čističky bude privádzaná všetka čierna voda z domácností – 1400 l/deň (pri navrhovanej spotrebe). Všetka prečistená voda bude privádzaná do retenčných nádrží umiestnených pod skleníkom a bude slúžiť na zalievanie záhrad a skleníkov o ploche 290 m².

Schéma rekuperácie
Rekuperácia tepla pri vetraní je riešená lokálne pre každý dom, vždy však pre všetky tri bytové jednotky. Rekuperačná jednotka je umiestnená v technickej miestnosti spodného podlažia. Čerstvý vzduch je privádzaný cez vstup umiestnený vo vegetačnej ploche medzi hornými podlažiami. Privedený vzduch je upravovaný v soľánkovom výmenníku tepla a následne vedený v stropných podhľadoch komunikačných miestností do obývacích miestností. Do horných podlaží je vedený cez stupačky. Znečistený vzduch z kúpeľní, kuchýň a šatní je v stropných podhľadoch odvádzaný do rekuperačnej jednotky a z nej do odvodného komína pri zadnej štítovej stene. Každá bytová jednotka obsahuje regulačný box, ktorým je možné regulovať prívod a teplotu vzduchu.

 

 

Výsledky soutěže Český ostrovní dům 2018
Studentské vize českých měst jsou soběstačné čtvrti, sdílení energie a šetrnost

Po sérii workshopů s odborníky a dvou kolech ostrého připomínkování poroty máme za sebou letošní finále naší studentské výzvy a tentokrát to byl opravdu oříšek. Ten filtr nastavujeme rok od roku těžší a tak na konec dojdou opravdu jen ti nejodhodlanější. Inspirací nám byly často vyhrocené diskuze o rozvojových stavebních plochách uvnitř či vně českých měst. Všimli jsme si, že velice zřídka se pracuje s konceptem lokální energetické soběstačnosti. Vytvořili jsme tedy zadání komplexu pěti energeticky soběstačných bytových budov (tři jednotky každá) s prvky sdílení a pozorovali, jak se s tím studenti poperou.
Vítězem soutěže Český ostrovní dům 2018 se stala Zuzana Kopiláková, na druhém místě se umístila Michaela Doležalová z Fakulty architektury Technické univerzity v Liberci. Dílčí technologické nedostatky nahrazuje dispoziční propracovaností a chytrým konceptem. Dělené třetí místo patří Martinu Jiráskovi, který se nenechal odradit a v projektu svébytně rozvíjí užití principu ukládání přebytků eelektrické energie do vodíku tzv. power-to-gas. Další projekty se umístily na čtvrtém a pátém místě.
Děkujeme všem členům poroty: Michal Klečka (GWL Power/i4wifi), akad. arch. Aleš Brotánek (Centrum pasivního domu), Ing. arch. Štěpán Mančík (UCEEB ČVUT v Praze), Ing. arch. Daniel Brýda (vítěz ČOD 2016) a Ing. arch. Jana Hořická, PhD. (FSv ČVUT v Praze).

 

Český ostrovní dům vznikl v roce 2016 jako přirozený důsledek této doby plné neuvěřitelných inovací, pokroku a myšlenkové otevřenosti. Studiem soběstačnosti se tým projektu usilovně snaží uvažovat nad možnostmi dalšího evolučního kroku stavby domova, udržitelněji zachovávajícího současný standard životní úrovně. Tento proces zahrnuje ostrovní, hybridní a v budoucnu i aktivní budovy.
Více na www.ceskyostrovnidum.cz.