Solar Decathlon Europe
Solar Decathlon je původně soutěž, kterou pořádá Ministerstvo energetiky Spojených států (U. S. Department of Energy) a Národní laboratoř obnovitelných energií (National renewable energy laboratory) v USA, a Solar Decathlon Europe je její evropská verze. Letos, stejně jako před dvěma lety, proběhla soutěž v Madridu.
Soutěží 20 univerzit z celého světa se svými domy, které by měly využívat co nejméně neobnovitelných zdrojů, produkovat co nejméně odpadních látek a měly by být energeticky soběstačné – všechnu energii, kterou spotřebují, by měly získat ze slunce.
Historie
Jak už bylo řečeno, soutěž vznikla z původní americké verze (US DOE Solar Decathlon) bilatelární dohodou mezi americkou a španělskou vládou. Pro zajímavost – svoji vlastní verzi chystá od roku 2013 pořádat také Čína. První ročník evropské soutěže se odehrál v Madridu v roce 2010. Tehdy na jiném místě a vyhrál ji tým z Virginia Polytechnic Institute & State University se svým Lumenhaus.
Pravidla
Pravidla soutěže vychází z těch amerických, ale jsou více uzpůsobena evropským zvyklostem, ve větší míře se například zohledňuje ekologičnost použitých materiálů, naopak menší měrou se hodnotí domácí zábavná elektronika.
Obě soutěže ale vyžadují poměrně malé domy. Pozemek pro výstavbu domu měl rozměry 20 x 20 m a dům měl mít výšku do 6 m, takže byly k vidění domy maximálně dvoupodlažní. Plocha domu stanovená z vnějších rozměrů neměla přesáhnout 150 m2, přičemž vnitřní vytápěný prostor měl mít plochu od 45 do 70 m2. Domy by si měly vyrábět veškerou energii samy, ale během soutěže nemusí fungovat v ostrovním systému, nýbrž mohou být napojeny do sítě (micro smart grid, která řídí toky energie v místě soutěže). Mohou si ale také sami ukládat elektřinu nebo teplo. Horní limit produkce energie je 10 kW a použité solární systémy musí být v době soutěže na trhu.
Soutěž má, stejně jako atletický desetiboj, deset disciplín. Na rozdíl od americké verze nemají všechny stejný počet bodů, ale jejich důležitost se liší.
Architektura. Dům by měl být atraktivní, ale i funkční a pohodlný.
Konstrukce. Hodnotí se vhodnost použitých konstrukčních i solárních systémů na základě technické dokumentace.
Energetická účinnost. Čím menší je potřeba energie domu, tím lépe je hodnocen. Hodnotí se pasivní i aktivní systémy, regulace, automatizace nebo účinnosti spotřebičů.
Bilance energie. Domy by měly být energeticky soběstačné v průběhu celého roku. Hodnotí se nejen celková soběstačnost, ale i korelace mezi výrobou a spotřebou a měrná spotřeba. Výsledky se získávají měřením obousměrnými elektroměry, které organizátoři instalují do každého domu.
Komfort. Organizátoři do každého domu instalují čidla, která snímají teplotu, vlhkost a kvalitu vzduchu. Dále se hodnotí osvětlení a akustika.
Fungování domu. Objekt by měl být schopný fungovat jako běžný rodinný dům, podle předem stanoveného scénáře se tedy spouští různé spotřebiče a zařízení, ohřívá se voda nebo se udělá večeře pro konkurenční tým. Stále se při tom měří spotřebovaná energie.
Komunikace a zvyšování společenského povědomí. Univerzitní týmy by měly dobře prezentovat svůj dům a myšlenky soutěže. Měly by také šířit osvětu, co se týče energeticky efektivních budov.
Prefabrikace a realizovatelnost. Hodnotí se, jak by navržený dům byl schopný obstát na trhu. Roli tu hraje atraktivita, cena, možnost prefabrikace a flexibilita návrhu.
Inovace. Optimálně by každý zúčastněný dům měl přinést něco nového, od architektonického nápadu až k vývoji nového materiálu nebo technického systému. Porotci z ostatních dílčích soutěží vybírají vždy takovéto nové nápady ve své oblasti a jejich součet tvoří výsledný počet bodů v této soutěži.
Udržitelnost. Zkoumá se dopad domu na životní prostředí v průběhu celého jeho životního cyklu – od výroby materiálu pro stavbu po demolici. Kladně se hodnotí možnost recyklace, opětovného využití, používání přírodních materiálů a snižování odpadu.
Obr. 1 Výstavba domů – v popředí dům týmu Dánska a Bordeaux
Obr. 2 Výstavba domů – v popředí dům týmu Dánska a Zaragozy
Obr. 3 Prohlídky domů – v popředí vítězný francouzský dům a za ním čínský
Obr. 4 Vítězný dům Canopea
Místo
Soutěž se odehrála v parku Casa de Campo poblíž centra Madridu 14. až 30. září. Výstavba domů musela proběhnout v předchozích čtrnácti dnech, následovaly dva týdny samotné soutěže a prohlídek pro veřejnost. Domy za tu dobu vyprodukovaly 5 740 kWh a spotřebovaly 2 977 kWh, přebytečná energie byla dodána do veřejné sítě. Poprvé byla použita micro smart grid, tedy malá inteligentní síť, ke které se připojily soutěžní domy a která vyvažovala toky energie v reálném čase. Energie z domů tak zásobovala i budovu organizátorů, společné služby, stan s aktivitami pro návštěvníky nebo dobíjecí místo pro elektrická vozidla.
Příští soutěž, Solar Decathlon Europe 2014, se odehraje ve Versailles ve Francii. Právě probíhá fáze posílání přihlášek jednotlivých univerzit, ze kterých se opět vybere 20 nejlepších.
Toto místo bude pro nás, Čechy, zajímavější, protože takovéto klima je bližší našim podmínkám. V Madridu jsme viděli zcela rozdílnou architekturu, která se soustředila především na chlazení, maximální stínění a velkorysé venkovní pobytové prostory. Získat dostatek energie ze slunce zde nebyl velký problém, ale udržet komfort vnitřního prostředí už ano. Madrid se například v tomto období potýká s velmi nízkou vlhkostí vzduchu a teploty se přes den vyšplhají i ke 40 °C. Domy nemusely být nijak zvlášť tepelně izolované a velikost okenních otvorů nehrála roli, pokud byly kvalitně zastínitelné.
Týmy
Letos bylo na soutěži prezentováno 18 domů z 12 zemí, z toho 8 evropských (Německo, Dánsko, Španělsko, Francie, Maďarsko, Itálie, Portugalsko a Rumunsko) a 3 další z Číny, Japonska a Brazílie. Dva zbývající domy bohužel nebyly postaveny. Tým z Londýna soutěž vzdal předem a týmu z Káhirské americké univerzity kvůli různým problémům dorazily kontejnery s materiálem pro dům tak pozdě, že to byl nucen vzdát také. Bohužel také chyběl dům týmu z Norska dům týmu z Nizozemí, který vypadal velmi zajímavě – měl tvar válce, byl posazen na vodě a otáčel se za sluncem. Dva z nich byly nahrazeny domy, které měly být původně mimo soutěž (Astonyshine společného týmu Francie a Itálie a dům týmu ze Zaragozy ze Španělska).
Canopea, tým Rhône Alpes (Francie)
Tento tým se stal celkovým vítězem soutěže se ziskem 908,72 bodů z 1 000. Zvítězil v kategoriích inovace, komfort, architektura a fungování domu, tedy téměř v polovině dílčích soutěží.
Jejich koncept vychází z myšlenky, že lidé chtějí bydlet v přírodě, ale mít i služby velkoměsta. Zároveň je tu potřeba současných francouzských měst se zahušťovat, protože pozemky jsou drahé a nedostatkové zboží. Proto vymysleli tzv. nanotowers, což jsou individuální jednotky – „domy“ – zabírající celé podlaží nad sebou v 8 až 10 patrech, které ale mají společný ekosystém – některé prostory a lokální služby, stejně jako vertikální zahrady. Objekt pro soutěž má reprezentovat vršek této nanotower o dvou podlažích: v prvním je vytápěná část, v druhém pak něco na způsob kryté střešní zahrady.
Objekt má plochou střechu pokrytou fotovoltaickými a hybridními solárními panely. Fotovoltaické panely z polykrystalického křemíku vyráběné na zakázku jako dvě velké skleněné desky (84 m2) mají výkon 10,7 kW. Hybridní panely (PV/T) mají plochu 16 m2. V noci mohou sloužit pro výrobu chladu sáláním do oblohy. Tento naakumulovaný chlad se pak dostává do sálavých panelů na stropech a chladí vnitřní prostor přes den.
Vrchní část domu je z boků pokryta skleněnými žaluziemi, které se mohou natáčet a pouštět tak podle potřeby dovnitř vzduch. Zároveň mohou chránit proti dešti a větru. Okna mají trojité zasklení a jsou opatřena žaluziemi. Součinitel prostupu tepla obalových konstrukcí se pohybuje kolem 0,08 W/(m2K). Konstrukčně je dům složen ze tří nosných boxů (technický, ložnicový a pobytový box), kolem nichž je flexibilní prostor. Centrální box s technickým zařízením a koupelnou je zcela prefabrikovaný a takto, kompletně zařízený, je i transportovatelný. Vnitřní materiálové řešení je založeno na kombinaci dřeva a hlíny. Například jsou zde použity zajímavé hliněné sálavé stropní panely, které navíc obsahují LED pásky, a tak osvětlují prostor pod nimi. Tyto panely topí i chladí. Zároveň přirozeně akumulují teplo i vlhkost.
Topení, chlazení i ohřev vody jsou řešeny tepelným čerpadlem voda – voda a vzduch – vzduch. Větrání může být přirozené i strojní s rekuperací podle venkovních podmínek.
Obr. 6 Druhé místo – tým Andalusie. Pohled na střechu patia s naklápěcími prvky
Patio 2.12, tým Andalusie (Španělsko)
Tým Andalusie byl vítězem soutěže bilance energie a komunikace a zvyšování společenského povědomí. Rozhodl se pro středomořský koncept domu se čtyřmi plně prefabrikovanými moduly, uprostřed nichž je společenský otevřený „letní“ prostor. Celý tento prostor je zastřešený. Tyto moduly jsou směrem dovnitř otevřené a mají jen minimální podlouhlé vysoké otvory směrem ven, které se dají také uzavřít, takže se stanou běžnému pozorovateli neviditelnými.
Dům vyniká výrazným architektonickým pojetím – fasáda je totiž celá z červených keramických panelů. V interiéru je zajímavým prvkem korek natřený na bílo, který vyvolává dojem mramoru. Zaujala mě i toaletní mísa, která byla zcela skryta ve skříni a stiskem tlačítka se vyklopila.
Štíhlé vysoké boxy ve čtyřech rozích spojují stěny ze zelených kovových vertikálních prvků, které se dají natáčet, a tak podporují přirozené proudění vzduchu skrz dům. V těchto prvcích jsou také schovány vstupní otvory. Ze stejných natáčecích prvků se skládá i střecha atria, ale pod nimi je navíc posuvný skleněný plášť. Natáčením prvků se ovlivňuje průnik slunečních paprsků do interiéru. V zimním období je skleněný plášť uzavřen a slunce ho skrz vhodně natočené prvky ohřívá. Nahřátý vzduch se vede do obytných prostor domu. V tomto období vnitřní patio slouží jako obdoba skleníku. V noci se pak otočné prvky uzavřou, aby se zmírnily tepelné ztráty domu. V letním období se skleněný plášť otevře a natočením střešních i stěnových prvků se podle potřeby ovlivňuje proudění vzduchu.
Dům má zajímavý systém chlazení. Dešťová voda ze střech je svedena do zásobníku a využívá se k chlazení a stejně tak je recyklována šedá voda. Keramické panely, které tvoří obvodové stěny boxů, jsou spojeny s tímto vodním zásobníkem. Společně pak vytváří unikátní kapičkový závlahový systém: vzduchovou mezerou ve fasádě se přivádí voda, kterou se polévají keramické panely s minerální vatou, čímž se tento prostor ochlazuje a snižuje tak tepelnou zátěž stěn. Přitom nedochází k nežádoucímu zvlhčování vzduchu v obytných místnostech, které by hrozilo, pokud by se voda rozprašovala na vnitřní část stěn nebo do interiérového vzduchu. Zároveň zde ale funguje i klasická klimatizace.
Obr. 8 Třetí místo – tým Řím. Terasa krytá plachtou
Střechy pevných boxů jsou pokryty fotovoltaikou z monokrystalického křemíku o výkonu 11,3 kW, která tvoří zároveň i hydroizolační vrstvu. Střechy jsou pro lepší účinnost fotovoltaiky mírně nakloněny a pod fotovoltaickými panely se z téhož důvodu nachází větraná vzduchová mezera. Jsou zde navržené i baterie pro ukládání energie.
Stěny nemají tak dobré tepelněizolační vlastnosti jako u jiných domů (součinitel prostupu tepla stěn je 0,20 W/(m2K)), ale u domu navrženém do středomořského klimatu to není potřeba.
Med in Italy, tým Řím (Itálie)
Dům italského týmu se stal vítězem soutěže v kategorii udržitelnost. Opět se ve svém návrhu inspiroval středomořskou architekturou a svůj dům architekti nazývají udržitelným středomořským domem. Samotná stavba jednoduchého obdélníkového půdorysu zabírá poměrně malou plochu a je otevřená na jižní stranu.
Tou se zároveň, přes prostornou terasu, do domu vstupuje. Terasa je ukrytá před pohledy okolí vysokými stěnami a nad ní je pouze posuvná stínicí plachta. Uvnitř je velký multifunkční pokoj, ložnice a uprostřed mokré jádro s koupelnou, kuchyní a technologickou místností. Plochá střecha s přesahem na jižní straně příjemně odcloní letní slunce, které je vysoko na obloze.
Bylo snahou stvořit flexibilní dům v tom smyslu, aby mohl podle potřeby rodiny růst horizontálně i vertikálně. Tým zvolil cestu masivní tepelněakumulační konstrukce, který dobře tlumí teplotní extrémy. To je tradiční řešení středomořských domů, ovšem na soutěži musel být dům vystaven ve dvou týdnech. Vzhledem k tomu, že i reálné stavebnictví tlačí na rychlost a minimalizaci mokrých procesů, rozhodl se soutěžní tým vyplnit typickou dřevěnou rámovou konstrukci vrstvou s akumulační masou. Tato vrstva je u vnitřního povrchu a tvoří ji trubky naplněné lokálním materiálem – pískem.
Nosnými prvky jsou obvodové stěny a vnitřní mokré jádro s většinou příslušenství (zásobníky vody, čerpadly, rekuperační jednotkou, instalacemi a podobně). Toto jádro se transportovalo plně vybavené. Střechu a podlahu tvoří sendvičové panely. Použité materiály jsou co nejvíce lokální, bral se ohled na minimální zabudovanou primární energii a recyklovatelnost. Jsou zde například hliněné omítky, dřevo a podlaha je z recyklovaných dětských plen a oleje.
Aktivní systém tohoto domu představují zejména stropní sálavé panely a fotovoltaika na střeše a stěnách domu, která se stala přímou součástí architektonického výrazu domu. Tvoří ji panely CIS a má výkon 11,4 kW. Dům je vybaven tepelným čerpadlem, které ho ohřívá i chladí. Větrání je řešeno většinu roku jako přirozené.
Zajímavostí je, že dům patřil mezi jedny z nejlevnějších v soutěži a vytvořil ho tým pouhých deseti lidí. Inženýři domu řešili i jeho odolnost proti zemětřesení.
 |
 |
| Obr. 9 Čtvrté místo – tým Kostnice. Bok domu s bazénkem, který zlepšuje klima | Obr. 10 Čtvrté místo – tým Kostnice. Technická místnost |
Ecolar, tým Kostnice (Německo)
Tým z německé Konstanze (Kostnice) skončil celkově čtvrtý, ale byl vítězem soutěže prefabrikace a realizovatelnost a konstrukce. Tento dům byl trochu dražší než průměr a obsahoval mnoho inovací a netradičních řešení. Byl také skvěle řešen v detailech – zde se nezapřela německá povaha tvůrců. Čtyřmi slovy, které ho charakterizují, mají být: ekologický, solární, ekonomický a modulární.
Čtvercový půdorys domu je tvořen z pomyslných čtverců (modulů) v uspořádání 3 x 3, z nichž dva protější rohy jsou jakoby vykousnuté – v uvolněném prostoru jsou umístěny terasy. Tyto moduly lze měnit, přidávat i ubírat podle rodinné situace. Moduly tvoří těžký dřevěný skelet a jeho výplní jsou okna, konopná tepelná izolace nebo transparentní tepelná izolace (Okalux). Tyto transparentní prvky jsou na východní a západní fasádě a kromě propouštění většího množství světla akumulují teplo a zlepšují tepelný odpor konstrukce. Na terasu z obou stran navazují posuvné skleněné dveře na celou výšku modulu. Interiérové pevné prvky jsou umístěny ze severu (kuchyně) a z jihu (koupelna a oddělitelná ložnice) a jsou řešeny v originálním oblém designu od podlahy po strop. Zbytek prostoru je otevřený a je díky tomu velmi flexibilní.
Střecha je pokryta inovativními hybridními solárními panely v neprůsvitném i poloprůsvitném provedení. Ty poloprůsvitné pokrývají střechu teras. Jejich celkový výkon je 13,3 kW.
Zajímavým řešením jsou hliněné panely s PCM (materiál s fázovou změnou) na stropě, které tlumí teplotní špičky a zároveň pracují i s vlhkostí. Při extrémních venkovních podmínkách může být tento pasivní systém propojen s tím aktivním a může se stropem chladit nebo topit. Z interiérového vzduchu je zpětně získáváno teplo, čímž se v zimních měsících také ušetří velké množství energie. Vytápění je řešeno jako podlahové.
Tým pracoval i s recyklací vody: přes filtrační systém se prožene šedá voda, která se následně může použít třeba na splachování toalet.
Závěr
Soutěž Solar Decathlon Europe 2012 byla plná dobrých nápadů, jejichž popis by vydal na několik článků. Na druhou stranu bylo evidentně pro některé týmy málo času na to, aby dům dobře postavili a zprovoznili, takže jen málo domů bylo dotažených do konce i v detailech a některé ještě po dobu prohlídek museli seřizovat odborníci z týmu na regulace v technické místnosti s notebookem v ruce. Ale konec konců, je to studentská soutěž a pro účastníky to byla jistě velká škola.
Soutěž ekodomů v centru takového velkoměsta, jako je Madrid, vzbudila hlavně zájem veřejnosti a přiblížila jim tento nový typ výstavby, o kterém asi dříve jen slyšeli. Návštěvníci se mohli zdarma dozvědět mnoho nového v rámci organizovaných přednášek a mohli se na cokoliv zeptat přímo tvůrců domu. Návštěvnost přes 220 tisíc lidí mluví za sebe.
Zdroj: http://www.sdeurope.org/
Foto: autorka
Článek byl uveřejněn v časopisu TZB HAUSTECHNIK.
