V decembri v roku 2007 sa na Fakulte architektúry STU v Bratislave konal 4. ročník študentskej anonymnej súťaže "Nízkoenergetické budovy" v kategórii - rodinný dom na rovine. Zadanou lokalitou bola Bratislava - Podunajské Biskupice. Ocenené návrhy študentov architektúry sú vyjadrením názoru na možné riešenia rodinných domov splnením nízkoenergetických požiadaviek na stavebné dielo. Tieto práce zaujali porotu najmä netradičným a invenčným spôsobom riešenia.

Ocenení výhercovia 4. ročníka súťaže sú teraz už absolventmi inžinierskeho štúdia Fakulty architektúry s ukončeným vzdelaním a prideleným titulom Ing. arch.

Predstavuje kvalitne vyriešené bývanie s dobrou prevádzkou a komfortom. Logické členenie funkčných plôch a ich orientácia k svetovým stranám sa stretávajú v tvarovej symbióze. Architektúra je príklad klasickej vily s modernými prvkami, so zladenou a zaujímavou skladbou hmôt a s vhodným osadením do rovinatého územia. Je to vzácny príklad dobrej aplikácie drevostavby v prímestskom prostredí.
Drevodom je vhodne kombinovaný s akumulačnými železobetónovými prvkami. Riešenie využíva podporné prvky znižovania energie, ako sú zimná záhrada, geotermálna energia, rekuperácia tepla, mechanicky ovládané prirodzené vetranie, solárne a fotovoltaické prvky. Dom je zaradený z hľadiska mernej spotreby energie do kategórie A.

Základné údaje:
Zastavaná plocha: 126,60 m2
Úžitková plocha: 185,94 m2
Obostavaný priestor: 800,80 m3
Parkovacie miesta: pre 2 osobné autá

Urbanistické riešenie

Stavba je umiestnená v novonavrhovanej obytnej zóne v Bratislave - Podunajských Biskupiciach. Nachádza sa na jej okraji, kde sa oproti pôvodnej štúdii vyriešila menšia urbanistická jednotka tak, aby čo najlepšie vyhovovala filozofii nízkoenergetického domu. Jednotka je navrhnutá tak, aby v jej strede mohol vzniknúť spoločný priestor na umiestnenie detského ihriska, bazénu a prípadne nejakej parkovej úpravy a posedenia.

Architektonické riešenie
Rodinný dom je navrhnutý pre potreby 4-člennej rodiny. Všetky priestory sú riešené s ohľadom na filozofiu domu, ktorá znie: "Bývajte komfortne v nízkoenergetickom dome!" Ohľad sa bral nielen na kvalitu priestorov, ale aj na dostatočnú plošnú výmeru izieb. Návrh je koncipovaný podobne ako Sokratov dom. Miestnosti s obytnou funkciou sú situované na juh tak, aby dosahovali čo najlepšie solárne zisky. V lete, keď sú tieto zisky nežiaduce, sa zamedzuje prístup lúčov do interiéru "vysunutím" druhého nadzemného podlažia. Ostatné miestnosti (zázemie domu) sú umiestnené v tzv. nárazníkovej zóne zo severu.

Dispozično - prevádzkové riešenie
Nízkoenergetický dom je navrhnutý ako dvojpodlažný. Na prvom nadzemnom podlaží (1. NP) sa nachádza denná časť, reprezentovaná obývacou izbou spojenou do jedného veľkého priestoru spolu s kuchyňou a jedálenským kútom. Kuchyňa je len čiastočne oddelená stenou vo forme poličiek tak, aby bola zachovaná jej intimita. Na 1. NP sa ďalej nachádza miestnosť s technickým zariadením, s malým skladom, vstupná hala, sezónny šatník a WC s umývadlom. Všetky obytné miestnosti majú okná situované na juh, jedinou výnimkou je pracovňa. Na druhom nadzemnom podlaží, teda v nočnej časti domu, sa nachádzajú dve detské izby, spálňa s hygienickým zariadením, pracovňa a kúpeľňa.

Výtvarné riešenie
Zaujímavosťou domu je bazén a zimná záhrada, ktorá poskytuje originálne pohľady v interiéri a zároveň mu dáva iný výraz. Ďalšou zaujímavosťou je zavesená terasa, ktorá v letnom období vytvára príjemný priestor na oddych v prírode. Je navrhnutá tak, aby v lete tienila a v zime čo najmenšou mierou zabraňovala prenikaniu slnečných lúčov do domu.

Konštrukčné a materiálové riešenie
Rodinný dom je navrhnutý ako drevodom zo systému Wolf. Pre jeho vynikajúce tepelnoizolačné vlastnosti je dobrým základom nízkoenergetického konceptu. Všetky steny domu sa najprv vyrobia v dielni, potom dovezú na stavbu, kde sa v priebehu niekoľkých týždňov celý objekt zmontuje. Náročné riešenie predstavovala konzola terasy, ktorú by bežný drevodom neuniesol. Preto sa navrhla samonosná železobetónová konštrukcia, ktorá prechádza cez obidve podlažia domu v časti kuchyne a spálne, a tým dosahuje potrebnú pevnosť na zavesenie konzoly. Železobetónová konštrukcia je taktiež vítaným akumulačným prvkom v drevodome.

Technické riešenia a energetická bilancia
Rodinný dom má navrhnutý okrem vykurovacieho systému aj kozub, ktorý by v prechodnom období vylepšoval tepelnú pohodu a v zimnom období doplňoval výkon vykurovacieho systému. Aby distribúcia teplého vzduchu v rámci celého domu bola rovnomerná, je kozub situovaný v strede dispozície.
V letnom období sa interiér ochladzuje pomocou vháňaného chladného vzduchu, privádzaného zo zemného kolektora, ktorý nasáva chladnejší vzduch v dotyku s exteriérovým bazénom. V zimnom období zabezpečuje kontrolované prevetrávanie domu rekuperačná jednotka, ktorá využíva teplo použitého vzduchu na ohriatie nasávaného, ktorý sa predhreje v zemnom kolektore.
Plochá strecha poskytuje dostatok priestoru na umiestnenie solárnych vákuových kolektorov, ktoré sú cez zásobník teplej vody napojené na nízkoteplotnú rozvodnú sieť podlahového vykurovania. Na streche sa nachádzajú ešte dva fotovoltaické články.
Energetická trieda hospodárnosti domu je A a merná potreba tepla na vykurovanie E2 = 30,83 kWh/(m2 rok).
Autor: Bc. Vladimír TORDA

Ide o nekonvenčné a zaujímavé tvarové riešenie rodinného domu, aplikovateľné v hromadnom využití. Pri malom objeme je maximálne použiteľné aj pri variabilite počtu rodinných príslušníkov. Napriek prvému dojmu z dekonštruktivizmu sa v riešení skrýva logika hmotovej skladby a súlad s dispozične účelným riešením. Geometrie plôch sú vhodne orientované k svetovým stranám, využívajú slnko a tieň.
Za pozitívum porota považovala osvieženie slovenskej architektúry, tvarové pojednanie i použitie nových stavebných materiálov. Drevodom využíva všetky dostupné technológie sekundárnych energetických zdrojov. Mimoriadny dôraz sa kladie na riadené prúdenie teplého a chladného vzduchu. Pri použití top-materiálov dosiahol dom energetickú triedu A.

Základné údaje:
Zastavaná plocha: 45,54 m2
Úžitková plocha: 73,20 m2
Obostavaný priestor: 247,50 m3
Parkovacie miesta: pre 2 osobné autá

Urbanistické a architektonické riešenie
Nízkoenergetický rodinný dom sa nachádza v zástavbe rodinných domov na pozemku s rozlohou 524 m2. Budova je koncipovaná ako otvárajúca sa kvetina. Kvet v rozpuku predstavuje južná fasáda s otváravými okenicami a veľkými zasklenými plochami. Južná fasáda nesie hlavný "prejav" budovy. Ostatné fasády sú asketicky a prísne uzavreté do seba. Kompozícia budovy je podriadená využiteľnosti solárnych ziskov. Základnú hmotu tvorí kocka 6,8 x 6,8 x 6,8 m, ktorá je navrhnutá v koncepte minimálneho domu pre 3-člennú rodinu s ohľadom na nízkoenergetické požiadavky.
Tvar budovy predstavuje optimálne využitie priestoru vzhľadom na estetické kvality, preto má každý priestor iné rozmery nielen pôdorysne, ale aj výškovo. Podlahy obytných miestností sú vyzdvihnuté 600 až 800 mm nad úroveň terénu, kvôli vytvoreniu technicko-skladobného priestoru. Tento priestor pojme všetky technológie potrebné na prevádzku nízkoenergetickej budovy. Prístupný je cez odklopnú podlahu vo vstupe ako aj po obvode budovy. Dá sa tam uskladniť záhradný nábytok, rôzne nástroje a iné technické prostriedky. Vo vnútri dispozície slúži medzipodlažie ako uskladňovací priestor. Podporuje variabilitu interiéru. Napríklad pod kúpelňou ukrýva výsuvnú vaňu. Svetlá výška medzipriestoru je 600 - 800 mm.
Obytné priestory majú svetlosť 2 600 mm (okrem rodičovskej spálne na 2. podlaží a hygienických a vstupných priestorov). Hygienické a vstupné priestory sú znížené na 2 400 mm a rodičovská spálňa je výškovo limitovaná šikmou strechou. Obytné priestory 2. podlažia nemajú konštantnú výšku, ale kopírujú výškovú niveletu 1. obytného podlažia.

Dispozícia
Prevádzka je prispôsobená minimálnosti priestorov. Komunikačné priestory sú nahradené komunikačnými trasami. Zlučovaním dvoch a viacerých funkcií do jednej variabilnej miestnosti sa optimalizujú priestorové požiadavky.
Vstupný priestor na 1. podlaží plní funkciu nielen oddelenia od exteriéru, ale aj technického a skladobného zabezpečenia. Uzavretím zadnej časti vstupu dverami je možné zväčšiť veľkosť kúpeľne a vytvoriť tak miesto na použitie vane ukrytej pod podlahou v technickom medzipodlaží. Vstupné a hygienické priestory majú zníženú svetlú výšku na 2 400 mm kvôli optimalizácii spotreby energie. Vstupný priestor ústi do hlavného obytného priestoru s obývacou časťou, kuchyňou a schodiskom. Variabilita tejto miestnosti je umožnená dispozičnými úpravami jednotlivých zariaďovacích prvkov, ich presúvaním v priestore a uskladňovaním v medzipriestore. Z obývacieho priestoru sa dá vyjsť na konzolovú terasu s ochranou proti prehrievaniu.
Druhé obytné podlažie je prístupné schodiskom z obývacieho priestoru. Obsahuje dve izby a východ na strechu. Izby sú výškovo členené, na základe výškovej nivelety prvého podlažia. Detská izba je priamo od vstupu znížená o 500 mm. Nad plochým stropom sa nachádzajú nádrže na ohrev vody a zachytávanie dažďovej vody na zavlažovanie a splachovanie toalety. Spálňa je charakteristická sedlovou strechou a znížením podlahy o 500 mm v priestore nad vstupom. Znížená podlaha sa nachádza pri úpätí sedlovej strechy. Takto vzniknutý priestor je vyriešený ako pracovisko a šatník.

Architektonicko - výtvarné riešenie
Rodinný dom je navrhnutý ako jednotná hmota, bez odlišovania stien, stropov a striech. Jeho rezervovanosť zo severnej a západnej uličnej strany je kompenzovaná otvorenosťou na juh do pozemku. Okenné otvory sú kvôli prestupom tepla na ostatných fasádach minimalizované. Výtvarne ja dom zahladený do vnútra (do seba), aby chránil svoju energiu.

Konštrukčné a materiálové riešenie
Dom nie je podpivničený a založený je na súvislých základových pásoch po obvode. Celodrevená montovaná konštrukcia má rôzne hrúbky (podľa výtvarného návrhu), avšak pri splnení všetkých normových požiadaviek. Nosný systém tvorí spolupôsobiacu stĺpikovú konštrukciu, stuženú montovanými stropmi. Povrchová úprava stien a ostatných povrchov v interiéri je z OSB dosiek, graficky upravených a lakovaných, prípadne z keramického obkladu resp. sadrokartónu, podľa požiadaviek na kvalitu a výtvarné stvárnenie interiéru. Podlahy sú z viacerých druhov hmôt: liate epoxidové, keramické dlažby, či drevené. Okná sú navrhnuté hliníkové, kombinované s drevom s izolačným trojsklom, 2 x povlakované a 2 x plnené kryptónom. Taktiež aj vonkajšie dvere. Interiérové dvere sú drevené.

Technické riešenia a energetická bilancia
Kvôli dosiahnutiu najnižšej spotreby na vykurovanie sa kladie dôraz na optimalizáciu i minimalizáciu otvorov v obvodovom plášti, nízke tepelné straty prestupom cez konštrukciu a najmä na alternatívne zdroje energie. Na zachovanie klímy vnútorného prostredia slúži inteligentné vetranie, ktoré zabezpečí v objekte rovnomernú distribúciu tepla (a chladu v lete) a zároveň trvalú cirkuláciu a výmenu vzduchu.
Vetranie je založené na vyrovnávaní tlakov spôsobených pohybom teplého a studeného vzduchu. Vzduch je privádzaný do budovy cez vzdušný kanál pod zemou. Týmto kanálom je vzduch nasávaný do budovy z ,,mini lesa" na pozemku. Dĺžka podzemného vzduchového kanála priamo ovplyvňuje intenzitu ochladzovania (ohrievania) vzduchu. V lete je takto nasávaný vzduch až o 5 - 7 °C chladnejší ako okolitý.
Vzduch je pri prechode medzipodlažím dodatočne upravovaný (výmena tepla) a nasávaný do priestorov prvého obytného podlažia. Do druhého podlažia je vzduch dopravovaný cez vertikálny vzduchovod. Vzduchovod je umiestnený pri kozubovom výhrevnom akumulačnom telese. Odvod vzduchu je zabezpečený v medzipriestore šikmej strechy. Medzipriestor má v jednej časti akoby okno, oproti ktorému je postavená čierna kovová platňa. Ohrieva vzduch a umožňuje tak jeho stúpanie pod hrebeň, kde je vypúšťaný do exteriéru. Medzipriestor teda zabezpečuje cirkuláciu vzduchu. Keďže sendvičové konštrukcie dosahujú slabú akumuláciu tepla, je potrebné zabezpečiť trvalú udržateľnosť klímy práve vetraním a vytvorením centrálneho akumulačného telesa. Akumulačným telesom je masívna stena, ktorá prechádza cez obe podlažia a je ohrievaná kozubom.
Interiér je dokurovaný nízko-teplotným podlahovým vykurovaním. Zdroje energie predstavujú slnečná energia - kolektory, energia zeme - tepelné čerpadlo a ohrev vody bez prídavného kotla. V zime pomocou sady solárnych kolektorov umiestnených na šikmej streche a odsúvacej okenici 2 x 2 m je prihrievaná voda v primárnom zásobníku, umiestnenom pod stropom kúpeľne. Zásobník je napojený na kozubové výhrevné teleso, ktoré vodu sekundárne dohrieva. V lete je pitná voda napumpovaná do akumulačných zásobníkov na plochej streche budovy, kde sa ohrieva. V prípade nedostatočného ohrevu sa používa voda z primárneho zásobníka umiestneného v kúpeľni. Zásobník je dimenzovaný na spotrebu vody pre rodinu na 2 - 3 dni. V systéme je zakomponovaný aj záložný bojler.

Solárne články
Nezanedbateľným prvkom technického riešenia sú slnečné kolektory podieľajúce sa na ohreve TÚV. Pri návrhu plochy slnečných kolektorov sa berie do úvahy počet osôb trvale bývajúcich v dome. Uvažuje sa cca 3 m2 na jednu osobu. Slnečný kolektor je schopný denne počas 7 až 9 mesiacov vyprodukovať vyše 100 l vody ohriatej na 45 °C až 60 °C.
Solárne kolektory sú umiestnené na šikmej streche južnej fasády a posuvnej okenici, kvôli maximálnemu využitiu slnečného žiarenia. Vzhľadom sa premenlivý uhol dopadu slnečných lúčov v rôznych obdobiach roka (leto, zima, prechodné obdobie - jar, jeseň) je systém solárnych kolektorov doplnený o mechanizmus, umožňujúci ich vhodné naklonenie. Tento mechanizmus je ovládaný buď automaticky senzormi, resp. manuálne. Taktiež umožňuje zaklopiť solárne kolektory do bezpečnej zvislej polohy do presklenia v prípade nepriaznivého počasia (vietor, búrka, sneh), keď je ich produkcia minimálna až nulová, no možnosť fyzického poškodenia či znehodnotenia veľká. V letnom období je sklon kolektorov 65,5° od zvislej roviny, v zimnom 18,5° a v prechodných obdobiach (jar, jeseň) je sklon kolektorov 42°. Jeden slnečný kolektor zníži emisie oxidu uhličitého o 500 až 1 000 kg ročne.

Fotovoltaické články
Návrh rodinného domu poskytuje priestor aj na inštaláciu fotovoltaických článkov na výrobu elektrickej energie. Oproti solárnym kolektorom, ktoré musia mať kvôli maximálnej účinnosti požadovaný sklon, fotovoltaické články výkonne pracujú aj pri zvislej inštalácii. Sú umiestnené na streche budovy a dobýjajú akumulátor (umiestnený v technickom medzipodlaží zo strany ulice), ktorý sa používa na dobýjanie hybridných automobilov a elektromobilov. Dochádza tak najmä k šetreniu emisií CO2 a využitiu solárnej energie. Novodobé akumulátory v automobiloch sú schopné za jednu hodinu absorbovať až 80 % ich plnej kapacity, čo tvorí dojazd až 80 km pri rýchlosti do 50 km/h.
Energetickú trieda hospodárnosti domu je A a merná potreba tepla na vykurovanie je E2= 29,30 kWh/(m2 rok).
Autor: Bc. Michal TATRANSKÝ

Návrh rodinného domu na princípe bio-konceptu rieši závažný problém mikroklímy vnútorného priestoru v podmienkach preslneného južného Slovenska. Využitím mobilných stien so zeleňou vytvára kompaktnú jednotku - kubus, ktorý má v danom prostredí opodstatnenie a je dobrým príkladom pre južné záhradné zóny. Porota kladne hodnotila integritu dispozície, spotreby energie a ekológie. Kombináciou akumulačných a presklených stien s možnosťou zatienenia, s využitím sekundárnych zdrojov energie sa dom zaraďuje do energetickej triedy A. Problémom zostáva údržba a svetelnotechnický faktor bývania, ktorý by bol pri prehĺbení spracovania riešiteľný.

Základné údaje:
Zastavaná plocha: 100,00 m2
Úžitková plocha: 141,33 m2
Obostavaný priestor: 423,40 m3
Parkovacie miesta: pre dve osobné autá

Urbanistické riešenie
Objekt rodinného domu je navrhovaný v novovznikajúcej obytnej štruktúre v Bratislave. Terén pozemku je rovinatý, bez výrazných výškových prevýšení a vytvára vhodné podmienky pre rôzne typy zástavby. Izolovaný rodinný dom sa nachádza v severnej časti riešeného územia.
Prístup na pozemok je z obslužnej komunikácie. Navrhované umiestnenie domu vytvára na pozemku predpolie, využiteľné na príležitostné parkovanie a zároveň väčšie intímne prostredie pre obyvateľov. Parkovanie na pozemku je možné na plochách z biotvárnic a v krytej garáži umiestnenej pod rodinným domom. Z toho priestoru je riešený aj vstup do objektu - suchou nohou. Proporcie domu umožňujú viaceré varianty osadenia objektu na pozemok.

Architektonické riešenie
Hlavnou myšlienkou konceptu je prepojenie človeka a prírody, prepletenie cesty života a rastlín. Rodinný dom má vytvárať oázu pokoja skrytú za obalom COVER a vrstvou zelene. Objekt je tvorený dvoma elementmi:
- obalom - COVER, ktorý je navrhnutý na základe nízkoenergetickej koncepcie a vplyvu elementov na tvar a formu objektu s rozmermi 10 x 10 x 10 m,
- vnútorným organizmom - samotným tvarom.
COVER obal tvorí ochranný plášť vzhľadovo takmer totožný s prostredím. Chráni pred poveternostnými podmienkami a môže byť vytvorený z rôznych materiálov, porastený rastlinami, čím sa dosiahne vytvorenie vlastnej klímy.
Časti rodinného domu sa môžu vyklápať, otáčať a sú zároveň tieniacimi prvkami. Niektoré časti fasády sú tvorené solárnymi kolektormi, ktoré vylepšujú celkovú nízkoenergetickú bilanciu budovy.
BRAIN INSIDE (centrum, mozog domu) tvorí vnútro objektu. Tak ako sú požiadavky obyvateľov domu rôznorodé, tak sa to môže odraziť v jeho formovaní a členení.

Dispozično - prevádzkové riešenie
Objekt pozostáva z dvoch nadzemných podlaží a prízemia, ktoré tvorí technickú časť domu. Hlavný vstup sa nachádza na tzv. nultom leveli. Celý tento vstupný level má formu voľnej dispozície, ktorú rozdeľuje samonosná schodisková uzavretá hmota a element jadra. Vznikajú tak dva opticky predelené priestory, ktoré poskytujú parkovanie pre auto a voľný prechod chodca popod dom. Jadro je vybavené toaletou a komorou, v ktorej sú umiestnené všetky náležité technické vybavenia, ktoré budova potrebuje. K jadru z východnej strany prislúcha letná kuchyňa s kozubom, priamo nadväzujúca na terasu.
Úroveň prvého levelu tvorí denná časť - "život". Je tu umiestnená kuchyňa s raňajkovou jedálňou, veľkou jedálňou prislúchajúcou k obývacej časti a samotná obývacia časť. V blízkosti schodov je pohotovostné WC. Zo severnej strany chráni izbu zimná záhrada, ktorá získava svetlo vďaka preskleniam z východu, juhu a západu. Podlaha a zadná stena v obývacej izbe majú akumulačné schopnosti..
Druhý level je prístupný cez schodisko popri zimnej záhrade. Z chodby sú vstupy do detských izieb na južnej strane a spálne so šatníkom na severnej strane. Šatník tepelne spálňu chráni. Kúpeľňa je umiestnená oproti detským izbám zo severnej strany.

Konštrukčné a materiálové riešenie
Konštrukčné riešenie tohto domu vo všeobecnosti nepatrí k často používaným konštrukciám pre obytné budovy. Základnou nosnou konštrukciou nultého a prvého levelu je oceľ. Oceľové stĺpy sú obalené striekanou tepelnou izoláciou s hrúbkou 70 mm. Nosnú konštrukciu stropu tvorí oceľový rám spriahnutý s betónom spoločne s využívaním filigránových panelov a stropných vložiek z recyklovaného plastu. Hmotná nosná konštrukcia má vytvoriť príjemné, stabilné vnútorné prostredie najmä v letnom období. Steny druhého levelu sú navrhnuté ako betónové, vymurované z tvárnic a následne zateplené.

Technické riešenia a energetická bilancia
Z hľadiska technického vybavenia budovy boli pri riešení nízkoenergetickosti domu rešpektované požiadavky na maximálne nízku spotrebu energií a nízke náklady na prevádzku i údržbu vykurovania. Na prípravu TÚV a predohrev ÚT bola zvolená technológia aktívnych ziskov prostredníctvom solárnych kolektorov počas celého roka. Objekt je vybavený tepelným čerpadlom odoberajúcim teplo zemi.
Riadená výmena vzduchu je zaistená individuálne - vzduchotechnickou jednotkou s rekuperáciou tepla. Minimálne znečistený vzduch z obytných miestností je cez regulované postupy nasávaný do priestoru kuchyne, WC a následne von. Výlez na strechu vedie cez otvor nad schodiskom, ktorý je vybavený rozkladacími, oceľovými, rebríkovými schodmi. Strecha je riešená ako zatrávnená a pochôdzna, s prístupom k dažďovým zvodom, vývodom ventilácie, solárnym kolektorom a veterným generátorom.
Energetická trieda hospodárnosti domu je A a merná potreba tepla na vykurovanie je E2 = 35,27 kWh/(m2.rok)
Autori: Bc. Jana POLERECKÁ, Bc. Michal TARTAĽ

Ing. Dagmar Lavrinčíková, PhD.,
STU v Bratislave, Fakulta architektúry, Ústav konštrukcií v architektúre a inžinierskych stavieb, Nám. Slobody 19, Bratislava
Snímky: autori projektov