Ekologický a soběstačný kampus školy v Himalájích

Už šestým rokem bude letos pokračovat výstavba ambiciózního ekologického projektu školního kampusu pro 150 studentů (respektive 300 po plánovaném rozšíření) v Himalájích, v odlehlé oblasti Ladakhu v Indii. Stavba nového kampusu je součástí rozvojového projektu Spring Dales Public School Development Project pro budhistickou komunitu, která usiluje o rozvoj kapacit místních obyvatel a zpřístupnění kvalitního vzdělání všem sociálním skupinám. Měla by se tak snížit migrace mladých lidí a zamezit vymírání unikátní kultury. Projekt je duchovně a finančně podporován 14. Dalajlamou.

Projekt se nachází v komplikovaných sociologických a extrémních klimatických podmínkách – horská poušť v seismické oblasti ve výšce 3500 m.n.m., teploty v zimě od 0 °C do -40°C, v létě od 10 do 30 °C, množství sněhu od 30 cm do 1,5m, minimální dešťové srážky v podobě přívalových dešťů a intenzivní solární záření (300 dní v roce) – zejména jeho infračervená složka. Než byly dokončené první budovy, žáci a učitelé v zimních měsících upřednostňovali výuku venku. I při nízkých teplotách bylo totiž venku tepleji než v původních objektech, právě díky silnému infračervenému záření.

Návrhu předcházel extensivní in situ průzkum místních tradic a kultury, sociologických poměrů, tradičních stavebních materiálů a technologií a jejich dostupnost a kvalita. Průzkum nám potvrdil, že bude pro návrh a výstavbu nutné co nejvíce vycházet a rozvíjet místní stavební materiál a technologie. Celý průzkum, návrh a výstavba probíhá v těsné spolupráci se zástupci místní komunity a školy.
V letech 2010 – 2012 byl společně s místní komunitou zpracován podrobný plán rozvoje školy, který komplexně řeší konkrétní problémy tak, aby v budoucnu škola fungovala samostatně bez majoritní finační pomoci ze zahraničí a veškerý provoz a pokrytí provozních nákladů byl řešen místní komunitou. Výše uvedené limitující faktory a stanovený plán rozvoje školy pomohly stanovit koncept projektu, stavební materiál, konstrukční systém, stavební postupy a technologie a řešení zásobování vodou, vytápění a kanalizace.
Celý projekt je založen na pasivní solární energii. Vytápění budov je zajištěno buď akumulací (do stěn z dusané hlíny) nebo přímého využití tepelné energie získané průchodem solárního záření přes skleněnou stěnu (skleníkový efekt), elektřina se získáváz fotovoltaických panelů, ohřev vody zajišťují solární panely a k větrání se využívá komínový efekt (rozdílu teplot vzduchu).
Jako stavební materiál je použita hlína ze staveniště – projekt se staví technologií dusané hlíny. Hlína jako stavební materiál má v Ladakhu hlubokou tradici; pomocí hliněných stěn byly postaveny původní  budhistické kláštery a paláce, které jsou až 800 let staré a stále stojí.

Aby pasivní solární koncept fungoval a aby bylo možno dosáhnout kvalitního výsledku, většina místních technik a zpracování materiálu musely být vylepšeny, jako například zpracování hlíny a technologie stavění hliněných stěn, nebo tradiční hliněná střecha zvaná markalak. Bylo také nutné inovovat typickou ladackou okenní dekoraci, způsob distribuce vody, tradiční kompostovací záchody nebo tradiční kanálkový zavlažovací systém pro rozvod přefiltrované odpadní vody k zeleni v kampusu.

V loňském roce byla zprovozněna budova osmi tříd a budova ubytování pro studenty. Poslední měření ukázalo, že při venkovních teplotách -15°C se teplota uvnitř budov pohybuje kolem +15°C. Jsme přesvědčeni, že pokud kombinace technologie dusané hlíny a pasivní solární energie funguje v extrémních podmínkách Himalájí, tak bude dobře fungovat i v českých a evropských podnebních podmínkách a je vhodnou a zdravou alternativou k současným stavebním technologiím a materiálům plných různých chemikálií, aby vyhověly normám. 

Poznámka: Hlína je velice starý stavební materiál, který se dříve v oblasti Čech používal především pro výrobu nepálených cihel nebo omítek. V minulosti se také hlína používala ke stavbě hliněných stěn. Touto technologií byla postavena část Velké Čínské zdi, paláce ve Španělsku, domy v Jižní Americe nebo budhistické kláštery, paláce a domy v Nepálu, Tibetu nebo Ladakhu. Po několika stoletích opomíjení se hlína a technika hliněných stěn znovu stává aktuální pro svoje zdravotní, pevnostní a estetické vlastnosti. Při použití technologie dusané hlíny je pevnost stěn srovnatelná s pevností stěn z betonu, ale oproti betonovým stěnám velice dobře absorbuje a zpětně uvolňuje vlhkost a udržuje tak mikroklima interiéru v pro člověka přirozené a zdravé úrovni. Hliněné stěny také výborně filtrují pachy a škodliviny ze vzduchu, mají dobré akustické a akumulační vlastnosti a dobře fungují pro pasivní solární vytápění jako v případě našeho projektu ekologického a soběstačného kampusu školy v Ladakhu. Hliněné stěny jsou přírodní bez jakýchkoli chemikálií, které by se uvolňovaly do vzduchu. Velice dobře cloní elektromagnetické pole okolo kabelů vedených ve stěnách.

Architektonický koncept kampusu školy tedy vychází z potřeb a požadavků komunity a lokálních podmínek, zdrojů a zvyklostí. Jak bylo uvedeno výše, nový kampus je ekologický, využívající pasivní solární energii k vytápění budov a ohřevu vody a je navržen tak, aby v budoucnu fungoval jako trvale udržitelná a na externím světě nezávislá jednotka, kde veškeré zdroje elektrické energie, zásobování vodou, zásobování potravinami a odpadové hospodářství bude řešeno převážně v rámci kampusu a místní komunity maximální recyklací. Stěžejním bodem návrhu bylo nalezení vhodného, lokálně dostupného, a tedy i levného, stavebního materiálu a vhodného způsobu vytápění budov. Po konzultacích s místní komunitou jsme dospěli k závěru, že nejvhodnějším stavebním materiálem bude dusaná hlína, což je inovovaná verze typických ladackých hliněných stěn vylitých do dřevěného bednění. Tato stará stavební metoda, která je tím nejvhodnějším pro danou oblast, je nesmyslně vytlačována betonovými a železobetonovými konstrukcemi a betonovými cihlami. Beton má samozřejmě v určitém směru lepší vlastnosti – větší pevnost v tlaku a v kombinaci s výztuží i v tahu a také delší životnost, ale z hlediska tepelně technického a hlavně způsobem, jakým je místními obyvateli, dělníky a řemeslníky používán, absolutně nevhodný.
Jelikož je Ladakhu je velice silné sluneční záření a počet slunečních dnů se pohybuje mezi 300 – 330 dní v roce, byl k vytápění budov zvolen pasivní solární koncept, který je zde ve zjednodušené podobě celkem rozšířen a byl hlavní inspirací pro návrh konceptu vytápění i v našem projektu. Pasivní solární vytápění funguje na principu předávání tepelné energie, vzniklé průchodem (změnou vlnových délek) slunečního záření skrze prosklenou stěnu do interiéru. Pro správný návrh pasivního solárního vytápění je nutné rozlišovat, jestli se jedná o budovu používanou ve dne anebo v noci. Podle toho se zvolí způsob předání tepelné energie do interiéru. Pro budovy používané převážně ve dne se doporučuje princip přímého předávání tepelné energie. Pro stavby používané v noci, jako je například náš internát, se volí princip akumulace tepelné energie do stěn během dne a postupného uvolňování tepelné energie do interiéru ve večerních hodinách. Takové budovy mají prosklenou převážně celou jižní fasádu, za kterou se nachází akumulační stěna. Tato stěna se doporučuje stavět z materiálů, které dobře akumuluji teplo. Je přibližně 300 mm silná. V tomto případě je stěna z dusané hlíny, která má oproti například betonu výhodu, že dobře akumuluje teplo a má lepší i tepelně technické vlastnosti než beton, který by však byl z hlediska akumulace tepla vhodnější.

Autorská zpráva

Autor: Martin Knap, atelier Archide
Místo: Ladakh, Jammu a Kashmir, Indie
Projekt a realizace: 2010 – současnost
Materiál a technologie: Dusaná hlína a pasivní solární energie
Poznámka: Projekt byl prezentován jako odborný příspěvek na mezinárodní konferenci Advanced Building Skins ve Švýcarském Bernu. Název příspěvku byl Soil as Skin – Ancient Rammed Earth and Passive Solar Technologies in the Modern Age.