Echorost architekti: Pasivní stavba ve tvaru mnohoúhelníku

Základními požadavky klientů tohoto rodinného domu byly nízké náklady na provoz a umístění hlavních místností do přízemí. Autoři projektu počítali s tím, že klienti mohou dokoupit vedlejší pozemek, což se v průběhu realizace také stalo.

Návrh byl od začátku optimalizován z hlediska tepelné bilance a dispozičních nároků (jako byla například možnost využít horní patro pro samostatný byt). Díky tomu stavba splňuje kritéria pro pasivní standard a mimo jiné dosáhla na vládní dotaci pro pasivní domy.



Tvar pozemku definoval obrys domu a spolu s konstrukčními omezeními určil i jeho geometrii. Ta je založena na prostém, ale důsledném vytažení obrysu stavby vzhůru. Tvar a dispozice domu byly navrženy v těsné součinnosti s klienty. V prvních fázích návrhu se osvědčila práce s fyzickými modely stavby. Její architektonické řešení je netradiční – má tvar mnohoúhelníku s výrazně řešenou fasádou, na níž dominují vertikály červených oken.

Hlavní obytné místnosti jsou orientovány za sluncem, venkovní systém předokenních žaluzií pomáhá eliminovat letní přehřívání při zachování optimální hladiny denního osvětlení.

Autoři zohlednili také umístění domu v daném prostředí a jeho začlenění do okolní zástavby. Nachází se tu výstavba především z 80. let minulého století, která zahrnuje samostatně stojící rodinné domy, řadové domy a bytové domy. Ve fázi studií byla architektonická část a umístění stavby na pozemku konzultována s kanceláří hlavního architekta pro Hradec Králové. V průběhu návrhu se osvědčila úzká spolupráce investora, architekta a stavební firmy. 

Trojrozměrný parametrický model
„Některé aspekty zadání, jako například velikost místností nebo rozpočet byly poněkud neurčité. A kromě toho jsme také museli optimalizovat energetickou bilanci domu. Proto jsme se rozhodli, že budeme v průběhu celého procesu navrhování využívat trojrozměrný parametrický model, který se v průběhu času měnil podle zadaných parametrů. Byly to obrys domu, světlá výška podlaží, tloušťka izolace nebo konstrukce. Model jsme zároveň mohli kdykoli analyzovat v simulačních programech a optimalizovat energetickou bilanci, množství oslunění nebo kvalitu osvětlení. Tato strategie vyžadovala počáteční časovou investici, ale více než vyvážila změny v návrhu,“ říká Jiří Pavlíček z ateliéru Echorost architekti. Parametrické modely jsou oproti běžným digitálním 3d modelům založeny na asociativně propojených geometriích. Umožňují tedy v rámci struktury daného modelu řadu variací geometrie pouhou změnou jednotlivých parametrů. Tento způsob modelování se běžně používá například při návrhu letadel nebo automobilů, v architektuře především u větších a složitých staveb. Vzhledem k tomu, že mají autoři znalosti s těmito nástroji z doby, kdy pracovali pro kancelář Foster + Partners, rozhodli se v tomto případě použít podobný postup. Místo programu GC se ale rozhodli pro vhodnější program Grasshopper. Jeho výhodou je fakt, že se může přímo napojit na výpočet tepelné bilance, osvětlení nebo výpočet nákladů stavby. V každém momentě procesu návrhu mají tedy architekti k dispozici důležité informace. 

Pasivní standard
Dům byl navržen tak, aby splňoval kritéria pasivního domu a dosáhl na vládní dotaci. Roční potřeba na vytápění nesměla být tedy větší než 15, resp. 20 kWh/m² a roční potřeba primární energie nesměla přesáhnout 120, resp. 60 kWh/m². Z tohoto důvodu byly použity technologie a opatření, které jsou pro pasivní domy nutností. Kromě neprůvzdušné a tepelně izolační obálky domu jsou to především technologie na vytápění – dům má solární panely a tepelné čerpadlo, které dodávají tepelnou energii do integrovaného zásobníku tepla. Pouze v případě velmi nízkých teplot a vyšší oblačnosti se využívá akumulační vytápění elektrickou energií přímo ze sítě. Vytápění probíhá pomocí rekuperační jednotky, která zajišťuje i přísun čerstvého vzduchu a v létě umožňuje i chlazení, ale v domě se může větrat i okny. Investoři se rozhodli pro pasivní dům z několika důvodů: důležité pro ně byly jeho nízké provozní náklady v době, kdy budou v důchodu, a to i za cenu vyšších investičních nákladů. Dalším požadavkem byla kvalita vnitřního prostředí.

Založení stavby a konstrukce
Základové poměry byly průzkumy zhodnoceny jako složité – je tu proměnlivé složení mělkých geologických vrstev, jejich rozdílná únosnost, stlačitelnost a namrzavost. Hladina podzemní vody byla sondou zastižena v hloubce 1,50 m pod terénem. V klimaticky nepříznivém období, například při jarním tání, se tedy může objevovat několik decimetrů pod terénem. Zvodnění kvartérních geologických je nesouvislé. Hlavní podmínkou pro založení objektu bylo zamezení vzniku objemových změn jílovitých zemin v mělkém podzákladí (příčinou smršťování plastických deluviálních jílů může být odsávání vlhkosti kořenovým systémem vzrostlých stromů).

Základové konstrukce proto tvoří piloty, základový rošt a deska. Jako izolace proti zemní vlhkosti slouží fóliová hydroizolace z PVC o tl. 1,5 mm, která je chráněna a separována od všech konstrukcí z obou stran geotextilií. 
Dům je ze smíšeného stěnového nosného systému, pro realizaci byla navržena montovaná technologie ztraceného polystyrenového bednění (MEDMAX).  Tento systém je vyarmován a vylit betonovou směsí B25 (C20/25 XC1).  Jako konstrukce stropů byla zvolena železobetonová monolitická deska tl. 180 mm. Tepelná izolace je z expandovaného polystyrenu o tloušťce 35 cm s hydroizolací z PVC fólie, která byla přitížená praným kamenivem. Venkovní stěny s teplenou izolací o tloušťce 30 cm jsou opatřeny tenkovrstvou omítkou.

Železobetonová monolitická deska střechy má tři podélné sklony a jeden příčný. Střecha přístřešku je pultová s krytinou z titanzinku.

Okna a vstupní dveře jsou dřevohliníkové s izolačním trojsklem. Na fasádě obrácené k jihu jsou okna opatřena žaluziemi. Vnitřní dveře jsou dřevěné do obložkových zárubní. V interiérech jsou také zasouvací dveře v pouzdrech JAP, posuvné panely, a skleněné dveře ve skleněných příčkách.

Osazení okenních a dveřních výplní se provádělo pomocí izolačních pásků parotěsné fólie ze stany interiéru a difúzní fólie ze strany exteriéru, protože ve spárách mezi výplněmi a stěnovými konstrukcemi dochází k největším poruchám vzduchotěsnosti. Vzduchotěsnost bylo třeba dodržet u všech obalových konstrukcí. Po osazení oken a vybudování všech vzduchotěsných vrstev se provedl blower door test. Naměřená hodnota nepřesáhla 0,6 h-1. Provedla se také kontrola výztuže ve všech monolitických konstrukcích.

Hana Vinšová ve spolupráci s architektem Jiřím Pavlíčkem
Foto: Michal Adamovský a archiv autorů

Základní údaje
Lokalita: ulice Milady Horákové 721/58a, Hradec Králové
Autor návrhu: Echorost architekti – Jiří Pavlíček, Jaroslav Hulín
Hlavní dodavatel: Asting cz
Realizace: červen 2010 – září 2011
Zastavěná plocha: 110 m²
Obestavěný prostor: 685 m³
Podlahová plocha: 150 m²
Potřeba tepla: 15 kWh/(m².rok)
Primární energie: 49 kWh/(m².rok)
Neprůvzdušnost n50: 0,4/h
Třída energetické náročnosti: A