Sluneční dům a architektura
Myslíte, že je kacířská myšlenka, pronesená německou architektkou Kennedyovou v roce 1992, o tom, kterak prospět ekologii jednoduše tím, že přestaneme stavět? Jsou to příliš silná slova? V porovnání s tímto radikálním názorem bude preferování výstavby nízkoenergetických domů jen slabým odvarem. Kdo si zvolí tuto cestu nevyhne se ani uvažování o využití solární energie. Jedním z prvních kroků je zvolit způsob, jak nejlépe obrátit tvář domu přímé sluneční energii.
Předpovědi Mezinárodní agentury pro energii (IAE) zvěstují,
že celoplanetární poptávka po energii vzroste do roku 2030 o více než 50%. Smutnější je, že ani ty nejoptimističtější předpoklady, při nichž by měly země dovážející energetické suroviny obrátit pozornost k využití alternativních zdrojů, nevylučují pokračující závislost na ropy a zemního plynu. Emise oxidu uhličitého narostou minimálně o dalších 30%, zejména v důsledku zvýšení spotřeby ropy a zemního plynu v Asii. Přesto nebo spíše právě proto by bylo vhodné, kdyby kromě obrovských investic, na které čeká vývoj technologií pro využívání alternativních zdrojů energie, pomohl sobě a možná, s prominutím, i světu každý, kdo se rozhodl pro stavbu domu nebo jeho zásadní rekonstrukci.
Dům není slunečnice
Nastavit tvář slunci a cítit teplo, které se rozlévá po celém těle ... příjemné a užitečné, ale i pro obyčejného pozemšťana pouze do jisté míry. Jinak to funguje v létě, jinak v zimě. Slunečnice to mají geneticky naprogramované: točí se za sluncem, dokud nedozrají. Na to, aby dům dozrál do sluneční architektury a nastavil své čelo co nejúspěšněji slunci, potřebuje hned na začátku dobrý koncept. Pokud se vydaří, pak se budou obytné místnosti koupat v paprscích přímého slunečního záření tolik, kolik si žádá roční období, okolní terén, orientace a tvar domu. Docela jednoduché by to bylo v případě domku na nožce. Baba Jaga nebyla přece žádné béčko. Důsledně pozorovala život v přírodě a jistě ji okouzlily zmíněné slunečnice. Chuděra kreativní, nicméně se také natrápila s bolestmi křížů, a tak bylo pro ni pohodlnější vyčkávat Ivanušku na zápraží zalitém sluníčkem. Dupnout si jako ona Jaga a přikázat domku, aby se správnou stranou přitočil ke slunci, bude jednou možná realitou, ale zatím nám zbývá hledat nejoptimálnější způsob, jak pasivní využívat solární energii v realitě moderní výstavby současnosti. Že pasivní! Nevím kdo takto definoval zachytávání slunečního záření a přímou přeměnu energie na teplo stavbami, které vhodně vyprojektovali a postavili. Skutečnost je však taková, že na začátku musíte přece jen vyvinout značnou dávku aktivity, abyste se propracovali se svým domem k pasivnímu využívání solární energie.
Proč být aktivní při využívání pasivní sluneční energie?
- jde to v každém zeměpisném pásmu
- existuje řada možností, jak ji skladovat
- "výroba" sluneční energie neprodukuje žádné emise
- zdroj sluneční energie je spolehlivý a s minimálním negativním dopadem na životní prostředí
Jak se dům zorientoval
Zimu a začátek jara provází sluneční záření nižší intenzity, a tak sluneční dům potřebuje najít tu nejpřijatelnější polohu, v níž může vytěžit maximum slunečního záření. V případě novostavby nízkoenergetického či pasivního domu zkušený architekt navrhne přiměřený tvar a hmotu stavebního objektu, která bude v souladu s urbanistickou koncepcí prostředí a zohlední terén i umístění pozemku. Jednodušší - jiné podmínky vytváří rovina, jiné svahovitý terén či dolina, nejpřijatelnější však jižní svah, kde lze získat výhodu spádu pozemku. Není radno zapomenout na směr převládajících studených větrů a vztah k okolní vegetaci. Na co se již soustředí stejně architekti slunečních domů, jakož i znalci feng-šuej? Na ideální natočení vzhledem ke světovým stranám. Pasivní sluneční konstrukční systém nízkoenergetického domu zachytává sluneční energii především svou stavbou: co nejvíce osluněné plochy na své jižní a jihozápadní straně. Nejefektivnějším sběračem slunečního záření je jižní fasáda. Větší odchylky orientace domu nepříznivě ovlivňují funkci celého systému. Přípustná odchylka od jižní azimutální orientace je přibližně 22,5 ° s upřednostněním orientace na jihojihozápadně. Sluneční orientace domu, a tím i využití jednoho z obnovitelných zdrojů energie, naráží často na nepochopení úřadů a nejednou bojuje o svou opodstatněnost s požadavkem na dodržení uliční čáry, směru zástavby nebo hřebene střechy. Architekti spolu se stavebníky hledají potom náhradní řešení jak kompenzovat rozdílné světelné podmínky vzhledem ke světovým stranám. V konečném důsledku jde o nejvyšší zisky z využívání sluneční energie a minimalizaci tepelných ztrát objektu. Solární pohodu si dům vytvoří nejjednodušší, pokud jižní straně vystaví svou zasklenou obličej a záda mu bude od severu chránit celistvější fasáda, popřípadě její část se zapustí do svahu.
Sluneční architektura
Na pasivní prvky solární architektury myslí architekti slunečních domů již v počátečním návrhu. Při koncepci domu je nezbytné dbát na zachytávání tepelné sluneční energie během studených měsíců a tním období zas na bránění přehřívání interiéru. Tepelnou bilanci NED mohou vylepšit jednoduché pasivní prvky: sluneční okna, zimní zahrady, transparentní izolace, ale v nabídce jsou i hybridní konvektivní systémy (okenní či vzduchové kolektory a tepelněakumulační stěny). V minulé i současné architektuře se z tepelného hlediska nejvíce osvědčila jednoduchá dispozice domu se vstupem z východní nebo severní strany. Všechno to bude lépe fungovat pod podmínkou, že dům bude důsledně řešit podle teplotních zón. Zónování dispozice solárního domu bylo sice na výsluní koncepce nízkoenergetických domů první a druhé generace od počátku sedmdesátých let minulého století, ale i v současnosti ho architekti rádi využívají pro větší psychický a tepelný komfort v domě. (Díky zlepšení tepelně izolačních vlastností stavebních konstrukcí již není tento způsob stavění nezbytnou podmínkou pro dobře fungující nízkoenergetický dům, ale stále platí tendence proslunění obytné části domu.) Jedním z poznávacích znaků solární architektury je vnější vzhled domu: víme, že téměř zcela zasklená strana otevřená slunci směřuje na jih. K této fasádě architektonický návrh přiřazuje obytné místnosti. K odvrácené straně domu, která hledí na sever pouze minimálním počtem oken nejmenších možných rozměrů, vytvoří projekt místo nárazové tepelné zóny, do níž navrhne méně vytápěné prostory: koupelny, WC, chodby, schody, zádveří, komoru, šatník, dílnu nebo sklad. Nárazová severní zóna řešena tak, aby se díky tepelně izolačním opatřením a malým podílem okenních otvorů minimalizovaly tepelné úniky, chrání svým umístěním obytnou část domu. Od jádrové zóny ji odděluje masivní tepelně akumulační stěna. Stropy v severní zóně jsou vybudovány z masivní konstrukce, v jádrové zóně z lehké dřevěné konstrukce. Je to způsob jak v létě zabránit extrémnímu přehřátí prostorů střední zóny. Jaderná zóna je otevřená směrem na jih, odkud přijímá tepelné zisky ze slunečního záření, které se do ní dostávají z jižní zóny, konstrukčně předsazené před objekt. V zimním období proudí teplý vzduch do severní části domu, v létě naopak - studený vzduch ze severní části ochlazuje přehřátý vzduch v obytné části. Zimní zahrada tvoří oddělený systém, který v létě odvádí přehřátý vzduch otvorem v horní části skleníku. Teplotní rozdíl mezi zónami by neměl překračovat 5 až 8 ° C, v případě potřeby je vhodné zabezpečit temperování vyrovnávacích místností. Klíčem k pochopení dispozice slunečního domu je princip soustřeďování místností s podobnými požadavky na tepelnou pohodu do jednotlivých zón.
Zónování místností v solárním domě
- severní (nárazníková) zóna - vedlejší prostory s menší frekvencí využívání: koupelna, záchod, úložné a technické prostory, garáže, chodby a schodiště, kterým stačí i malá okna;
- jaderná (obytná) zóna - nejčastěji používané obytné místnosti s velkoplošným zasklením, které zajistí dostatečné prohřívání domu v chladném období roku;
- jižní (akumulační) zóna - zimní zahrada, která je přičleněna k obytné (střední) zóně vytváří tepelný zásobník
Okénka, okna a zasklené plochy
Okna a zasklené plochy slunečního domu osazeny na jižní fasádě jsou navrženy tak, aby i v zimních měsících, kdy je míra oslnění nižší, dosahovaly co nejvyšší tepelné zisky. Zasklívání velkých ploch umožnily nové stavební materiály s možností úspory energie, aniž by se snížila optická propustnost skla. Zasklívá se izolačními dvojskly nebo trojskly. Do rámů se osadí tři skleněné tabule ve vzdálenosti přibližně 12 mm. Verze s postříbřeným středním sklem přímo zajistí ochranu proti nadměrnému průniku slunečního záření, ale i tepelným ztrátám. Důležitá pro akumulační schopnost systému solárního domu je i přiměřená velikost oken. Jejich plocha by neměla přesáhnout čtvrtinu podlahové plochy osvětleného interiéru a také čtvrtinu plochy vnějších stěn. Minimum spotřeby energie na vytápění v případě jižní orientace oken lze dosáhnout při 30 až 45% jejich plochy z plochy obvodové stěny. Velká okna se kombinují se stínícími prvky, aby v létě zabraňovaly nadměrnému ozáření sluncem. Zastínění oken a zasklených ploch se stává výrazným architektonickým prvkem. Stínící technika neslouží pouze v letních vedrech, ale i během chladných nocí, kdy pomáhá chránit dům proti únikům tepla. Zimní zahrada umístěná na východní nebo západní straně fasády může fungovat jako nevytápěný sluneční kolektor a dodatečná izolační vrstva v případě, že není celoročně obyvatelná. Takovým umístěním zimní zahrady zůstane jižní fasáda volná pro okna a přitom se zachová zásobování místností teplým předehřátým vzduchem ze zimní zahrady do ostatních částí domu. Zasklená lodžie nebo balkon jsou vlastně malou zimní zahradou bytu: dodatečně izolují, vyhřívají zasklený prostor a předehřívají vzduch. Zimní zahrady a prosklené fasády jsou součástí moderní architektury a významně se podílejí na její konečném vzhledu.
Závěr
Solární architektura může přispět až k 15procentním úsporám energie potřebné k vytápění budov. Podíl sluneční energie, která je nevyčerpatelným zdrojem, ještě před dvěma lety nepřesáhl při vytápění 0,6%. Při jejím využívání se zvažuje intenzita slunečního záření a počet hodin jeho svitu. Klima u nás jsou podobné jako v Rakousku, kde je výstavba slunečních domů rozšířená a státem dotovaná. Stavby, navržené tak,aby maximálně využivaly sluneční energii, jsou ve světě tak rozšířené, že daly vzniknout novému architektonického stylu - sluneční architektuře.
