Soběstačné ekologické domy obklopené zelení mohou být aplikovány jak v měřítku rodinných domů, tak i vyšších bytových celků. Architekti navrhli několik typů samostatných jednotek, řadových rodinných i bytových domů, které se liší zastavěnou plochou, počtem podlaží, typem zastřešení a použitými technologiemi. Projekt ve fázi studie řeší principy soběstačnosti a udržitelnosti u všech typů domů, plně využívá výhod obytných i skleníkových částí a prostory kombinuje tak, aby si byly navzájem prospěšné. „Technologie umožňují zachovat ideální klimatické podmínky v obou částech. Myslíme si, že podobné projekty by mohly kromě jiného začít stupňovat tlak na změnu zemědělských postupů. Přenesení části produkce plodin do domácností, by mohlo narušit starý zkostnatělý systém, který bezostyšně devastuje krajinu erozí a pesticidy a vyhání odtud ptactvo i hmyz,“ říká na úvod našeho rozhovoru Jakub Volka a ukazuje pečlivě vypracované vizualizace projektu.
Dům v ocelovém korzetu: radikální ale přesně mířená přestavba proměnila celý rodinný dům
přečíst článekCo vás přivedlo k tomu, pustit se do tak rozsáhlého projektu?
K projektu nás přivedla dvě témata. Jednak nás zajímal prostor, mezi exteriérem a interiérem. Plocha, kterou nemusíme vytápět, a tudíž může být stavebně jednodušší, ale která nám poskytuje rozšíření obytné plochy mimo zimní období. A druhé téma hned navázalo tím, jak tento prostor vhodně využít. Když jsme se seznámili s hydroponickými pěstebními systémy, bylo rozhodnuto. Ekologická a inovativní architektura je můj dlouholetý zájem, ať už z dob studií v atelieru architekta Petra Suskeho s důrazem na ekologické a hliněné stavby, nebo dlouholetou praxí v týmu architekta Petra Franty, kdy jedna z posledních realizací stavba Českého institutu informatiky, robotiky a kybernetiky ČVUT, získala řadu ocenění, a to i za inovativní přístupy. Chápu, že systém vypadá na první pohled trochu utopicky, nese s sebou celou řadu otázek a je třeba, aby vznikl prototyp, který potvrdí uvedené předpoklady, ale většina principů je samostatně funkčních a ověřených, zbývá je správně technologicky zkombinovat a plně využít jejich potenciál.
Dostatek světla a prostoru svědčí rostlinám i lidem Vizualizace: Studio perspektiveLAB
Technologie staveb skleníků se v posledním období velmi rychle rozvíjí. Do popředí se i v architektuře dostává obor zvaný biofilie, tedy evolučně ekologická hypotéza amerického biologa Edwarda O. Wilsona, včetně multidisciplinárního dialogu pro pochopení environmentální krize a hledání možných řešení. Hledali jste tady inspiraci a oslovili k vypracování studie širší spektrum lidí, nejenom architektů a stavařů?
Částečně. Hlavní inspiraci jsme hledali přímo u zdroje, tedy u pěstitelů hydroponických a aeroponických pěstebních systémů. Dali jsme prostor rostlinám, aby formovaly návrh. Průlomové realizované projekty zabývající se vytvořením transparentního prostoru okolo domu postupně vznikají po celém světě. Často to jsou vize, které realizují spíš soukromí nadšenci. Málokdy směr určují architekti, nebo developeři. Asi nejdál pokud víme jsou v Dánsku, kde mají již několik realizací a seznamují s nimi veřejnost. Náš projekt chce být na rozdíl od celé řady amerických bytových komplexů s takzvanou biofilní architekturou, kterou jste měl asi na mysli, skutečně nízkonákladový, určený pro nejširší veřejnost. Přestože to tak asi na první pohled nevypadá.
Lokálně vypěstované potraviny je možné spotřebovat na místě Vizualizace: Studio perspektiveLAB
Můžete být konkrétní, zpracovávali jste už i předběžnou ekonomickou studii?
Ano, nějaká čísla už máme. Dům je koncipován tak, aby mohl projít několika stádii a byl finančně přístupný i pro někoho, kdo nemá investice na stavbu kompletně vybavenou technologiemi. V tuto chvíli vychází cena kompletních technologií, zahrnujících rekuperaci, fotovoltaiku, tepelné čerpadlo, stěnové a podlahové vytápění, vzduchotechniku, retenci a čištění vody, výrobu bioplynu a kořenovou čističku, na 1,5 až 2 miliony korun. Myšlenka je asi taková, že pokud má investor zájem a věnuje tomu nějaký čas, dokáže si dům na své technologie vydělat. Technologie je možné osazovat postupně při veškeré zajištěné přípravě. Fungování domu jako off-grid je jednou z možností, plné vybavení technologiemi tedy není nutností.
Hovořil jste o tlaku na změnu zemědělských postupů a přenesení části produkce plodin do domácností. Myslíte, že tímto lze vydělat na pořízení a provoz technologií?
Určitě. Plocha skleníkové části, pokud bude využita například pro pěstování salátů zip systémem, je schopna bez problémů generovat přibližně 100 salátů v bio kvalitě denně. To je při čistém zisku 10 Kč za kus 1 000 Kč denně, tedy 30 000 měsíčně, a 360 000 ročně. Požadavek na vypěstování tohoto množství salátů hydroponickým systémem přitom nepřesáhne dvě hodiny denně. Z hlediska zisků je ale mnoho plodin, které přinášejí vyšší výnosy, takže se domníváme, že 360 000 ročně je minimální částka. Z našeho pohledu přinese budoucnost tohoto odvětví ještě výrazné změny s příchodem inteligentní robotizace. Již nyní fungují komerční systémy s plně automatizovaným inteligentním procesem, jejichž části se do budoucna jistě přenesou i do pěstování v menším měřítku. Dnešní prudce se rozvíjející technologie pěstování rostlin na bázi živných roztoků tak přináší nový pohled na architekturu.
Tyto technologie razantně snižují vegetační dobu plodin a potřebu vody, přitom podstatně zvyšují kvalitu potravin. Nepoužívají se pesticidy ani jiné chemické přípravky a rostliny dostávají všechny potřebné živiny, což současná erozí zdevastovaná půda standardně neposkytuje. Do domu se tak může dostat nový druh života, díky možnosti pěstování vlastních plodin pro okamžitou spotřebu. Škála ověřených plodin, které se takto dají snadno vypěstovat, je široká a plocha skleníku při kombinaci s plochou zahrady je dostatečná pro pokrytí potřeb rodiny. Pokud je vše racionálně propojeno s investicí do technologií, může vzniknout plnohodnotný off-grid systém. Tedy dům který vám poskytne vše včetně potravin.
Ušetřit mohou i stavební materiály a technologie. Mohli bychom některé z nich jmenovat?
Dům je zamýšlen jako nízkonákladový. To je jeden z důvodů, proč byl vybrán na jeho výrobu komůrkový polykarbonát. Systém je lehký, pevný, má širokou škálu spojovacích a ukončovacích profilů, je snadno aplikovatelný na všechny typy střech včetně systému hexagonálního opláštění. Navíc má širokou škálu propustnosti světla a výborné tepelněizolační vlastnosti s možností inteligentní povrchové úpravy, jež se dokáže přizpůsobit venkovním klimatickým podmínkám. Do finálního produktu navíc uvažujeme o technologii dvoupláště s vloženým inteligentním stíněním. V kombinaci s ostatními prvky by mohl vzniknout efektivní systém schopný účinně zabránit přehřívání objektu v letním období s maximální úsporou na materiálovém provedení a se zhodnocením energie produkované solárními panely. Technologie plně umožňují zachovávat ideální klimatické podmínky v obou částech stavby.
Důležitou součástí jsou hmoty jakožto akumulační materiály pro uchování energie, neméně významné je i využití solární a geotermální energie, hospodárné nakládání s dešťovou a šedou vodou a kompostovatelným odpadem pro výrobu bioplynu. Domy rozvíjejí princip geotermální baterie, která se používá pro vyrovnání klimatu skleníků. Dochází tak k odnímání tepelné energie skleníku pomocí ventilačních potrubí a její uskladnění do hmoty pod skleníkem a následné použití pro vytápění v chladné části dne nebo noci. Rozvíjena je též technologie ultra skleníků, která řeší distribuci upraveného vzduchu k plodinám pomocí plastového potrubí. Zastínění je řešeno systémem přetlakových tunelů tak, aby nedocházelo k přehřívání v letním období. K oddělení obytné a skleníkové části slouží sendvičové stěny a strop, jež kombinují akumulační a izolační materiály. Přívod čerstvého vzduchu do větracích systémů je upraven geotermální masou terénu.
Vzhledem k důrazu na snížení uhlíkové stopy je snížen podíl materiálů na bázi cementu, ve stěnách se využívají materiály na bázi hlíny ve formě nabíjených hliněných stěn ve dřevěných rámech ze směsi jílu, písku a konopí. Ty rovněž slouží jako akumulační vrstva. Stěny se tak stávají radiační složkou vytápějící obě části s využitím nezaměnitelných kvalit hliněných stěn, jež jsou vytvářeny hutněním hliněné směsi dusadly mezi bedněním. Hlavní výhodou oproti cementovým a vápenným variantám je schopnost nepálené hlíny absorbovat vzdušnou vlhkost v době jejího přebytku ve vzduchu a opět ji vydávat v případě vzduchu vysušeného. Nespornou výhodou hliněných omítek je také jejich velmi malá energetická náročnost výroby, nesrovnatelná s omítkami na bázi cementu a vápna. Vytápění rodinných domů je řešeno tepelným čerpadlem s rekuperací vzduchu. Rekuperační jednotka zajistí vhodné vlhkostní podmínky uvnitř obytné části a dostatek čerstvého vzduchu.
Kvalita vnitřního prostředí je v současné době nejčastěji zmiňovaný fenomén. Propojením skleníku a obytné stavby do jednoho funkčního celku by se mohlo dosáhnout téměř ideálního vnitřního prostředí s dostatečným obsahem záporných iontů. Jak je to u vašeho projektu s vnitřním prostředím staveb a ionizací vzduchu? Měřili jste to?
Díky dnešní legislativě se vzduchotechnika s rekuperací postupně stává standardem k dosažení přísných energetických limitů. Toho využívá i náš systém obytné části domu, kde je potřeba udržovat rozdílné vlhkostní a teplotní poměry. Princip hydroponie používá skrápění vodou, což je efekt, který sám o sobě záporné ionty vytváří. Změřeno, ale zatím nic nemáme. Technologie stavby skleníků je odvětví, které se v posledním období silně rozvinulo. Jelikož jsou při komerčním pěstování plodin zásadní jak náklady na vytápění a chlazení, tak na stavbu samotnou, jsou často standardem postupy, které se do výstavby objektů pro bydlení dostávají pomalu. Mezi hlavní prvky patří práce s geotermální energií, ať už tepelná úprava přiváděného vzduchu, nebo cirkulace vzduchu na bázi geotermálních baterií. Tyto systémy mají společné nízké pořizovací náklady s co nejvyšší účinností.
Naše domy maximálně využívají propojení skleníku a obytné stavby do jednoho funkčního celku, využívají moderní technologie i původní stavební principy pro dosažení ideálního vnitřního prostředí. Možnost pěstování plodin v interiéru je dnes jednodušší než kdykoliv dříve. Tento způsob pěstování také patří mezi hlavní trendy, které dnes mění celosvětově zemědělství. Indoor pěstování s denním i bez denního světla umožňuje jednak celoroční sklizeň, významnou úsporu vody a zároveň minimalizuje nutnost použití pesticidů a herbicidů, eliminací přístupu škůdců. Výsledkem jsou potraviny s plnohodnotnými nutričními hodnotami. Mezi plodiny, které jsou nejvhodnější pro pěstování hydroponicky nebo aeroponicky patří saláty, kapusty, ředkvičky, jarní cibulky, rajčata, cukety, okurky, papriky, fazole, špenát, bazalka, koriandr, brambory, česnek, mrkev, jahody, borůvky, melouny… je jich hodně. Tyto plodiny jsou pěstovány bezproblémově a na internetu je množství návodů. V principu lze ale tímto systémem pěstovat každou plodinu, tedy i tropické ovoce nebo avokáda.
Ještě jsme nemluvili o celkové ploše a tvaru domů. Zdá se, že vycházíte z principu geodetických kopulí, které evokují nový svět nanotechnologií a virtuální reality. Hledali jste inspiraci ve sférických molekulách slavného amerického architekta a vynálezce Richarda Fullera?
Ano. Inspiroval nás hlavně systém založený na geodetickém mnohostěnu, který využívá tlaku gravitace. Povrch kupole snese extrémně vysoké zatížení, je velmi stabilní a poskytuje největší objem při nejmenší ploše povrchu. Sám Richard Buckminster Fuller se teorií zastřešení venkovního prostoru zabýval. On chtěl již v roce 1960 zastřešit část Manhattanu dómem o průměru 3 kilometry. Dle jeho odhadů by se snížila potřeba energie na 20 procent a stavbu dómu by zaplatili pouze úspory nákladů za odklízení sněhu po dobu deseti let. Použití geodetické kupole začíná být ve světě stále populárnější. Hlavně pro svoji relativně snadnou montáž. Je možné ho smontovat jako stavebnici z poměrně krátkých a subtilních prvků, takže není potřeba jeřáb. V našich stavbách využíváme ale i klasické tvary. Rodinné domy s pultovou a sedlovou střechou mají v našem projektu zastavěnou plochu od 80 do 220 m2 a podlažní plochu od 150 do 434 m2 včetně suterénů. Všechny vycházejí z obdobného stavebního principu, kdy objekt domu je ústřední nosný prvek a objekt skleníku je plášť, který ho obaluje. Domy s pultovou a sedlovou střechou využívají tradiční stavební techniky dřevostaveb, domy s geodetickou kupolí zase všechny výhody platónských těles. Plášť kupole umožňuje stavebně technickou a funkční nezávislost na domě.
Nízká spotřeba energie rodinného domu není všechno. Důležitá je kvalita vnitřního prostředí
přečíst článekGeodetická kupole má řadu technologických výhod z hlediska stavebního i z pozice vnitřního prostředí, jež se zvláště uplatňují při pěstování rostlin. Principy domů mohou být aplikovány jak v měřítku rodinných domů, tak i vyšších bytových celků. I v klasických bytech je samozřejmostí skleníková část, která odděluje venkovní a obytný prostor. U bytů slouží jako hlavní zdroj k vyrovnání klimatu vnitřního prostředí výška podlahy. Zvýšená výška dovolí vytvořit vrstvu pro uskladnění energie ve hmotě křemičitého písku nebo pražené hlíny a vodního potrubí o vyšším průměru. Podlahu je tak možné v letních měsících účinně využít jako akumulační těleso pro vyrovnání výkyvů teplot. Hlavním zdrojem tepla je tepelné čerpadlo vzduch-voda, které využívá předehřátého vzduchu ze vzduchové komory za fotovoltaickými panely na fasádě. V prostoru stropu jsou umístěny nádrže pro uchování šedé vody použité při mytí – ta je znovu využívána při splachování toalet. Ve zvýšené části stropu obývacího pokoje najdeme rošt pro horizontálně popínavé rostliny typu cuket, pro pěstování je využita technologie osvětlení LED. Na střechu bytového domu jsme umístili skleník, kde má každý majitel bytu možnost zakoupit část prostor a navýšit tak celkovou kapacitu pěstebních ploch. Jižní stěny jsou pokryty solárními panely pro vytápění skleníku. Přebytky tepla jsou ukládány v zemině pod základovou deskou a využity v zimním období.
Vnitřní stavba geodetické kupole je řešena na půdorysu dvacetiúhelníku. Konstrukčně se jedná o dřevostavbu nezávislou na obvodovém plášti s výplňovým zdivem z nabíjených hliněných stěn. Základní myšlenkou je úsporné rozložení základového systému. Vertikální nosný systém dřevěných sloupů je rozmístěn na dvou souběžných prstencích. Vnitřní prstenec je desetistěn a vytváří centrální obytný prostor o průměru 5 metrů. Na něj souběžně navazuje dvacetistěn určující šířku pokojů 2,5 metru. Prstence jsou ve vrcholové části osazeny prvky konzol spojených do příhradových nosníků. Kruhové rozložení dodává systému tuhost a umožňuje přenos sil nad klenutým obytným prostorem. Toto řešení umožňuje vytvořit plochu základové desky pouze v prostoru mezi prstenci a ponechat zbytek prostoru volný. Díky jedinečným fyzikálním vlastnostem kupole a kruhu umožňuje tento systém vytvořit úspornou stavbu s nízkou spotřebou materiálu aplikovatelnou ve kterékoliv části světa. Domy s pultovou a sedlovou střechou využívají tradiční technologii dřevostaveb a polykarbonátových skleníků.
Jaké jsou vaše další plány s projektem a jak si představujete ideální prostor pro jeho realizaci?
V tuto chvíli hledáme investora a realizační firmu, s nimiž budeme spolupracovat. Vzniká tým profesí, které řeší technologie a statiku. Máme představu, že vytvoříme sérii typových domů různých velikostí, některé se budou nabízet i ve formě stavebnice. Kromě domů bychom rádi, aby vznikl inspirativní komunitní prostor, kde by bylo možné se seznamovat s novinkami ať už v oblasti udržitelných staveb, zdravého životního stylu nebo pěstování rostlin v domácím prostředí.
Děkuji za rozhovor a přeji hodně úspěchů.
Studio perspektiveLAB vzniklo propojením technických a humanitních oborů. Hledá nové přístupy v reakci na stav současného světa. Klade důraz na přesahy v architektuře, tak aby byl smysluplně rozvíjen i vztah k okolnímu prostředí. Projekty, kterými se nyní zabývá, se týkají hlavně využití hydroponických pěstebních systémů u komunitních center, také připravuje prototyp obytného skleníku. Mezi další zájmy patří činnosti spojené s ochranou a právy zvířat, malba, filmová tvorba. V přípravě je publikace týkající se stravy s převahou rostlin. www.perspektivelab.com - Ing. arch. Jakub Volka a Bc. Iveta Hanková.
Sdílet / hodnotit tento článek