VELUX CARBONLIGT HOMES

Budynek w zabudowie bliźniaczej o nazwie CarbonLight Homes został zaprojek-towany przez londyńskie biuro architektoniczne HTA. Obiekt został wybudowany w roku 2011 w Rothwell jako ostatni z pierwszej serii budynków w ramach projektu Model Homes 2020. Dom osiągnął poziom 4 według kryteriów oceny Code for Sustainable Homes [6]. Przedsięwzięcie firmy VELUX ma na celu stworzenie mode-lowych domów o bardzo niskiej emisji CO₂ dla różnych części Europy. Realizacja prototypu, który jest zamieszkany i poddawany ciągłym badaniom, pozwala zweryfi-kować założenia. Wyciągnięte wnioski mają służyć rozwojowi zrównoważonego budownictwa. Jest to niezwykle ważne dla projektu, który ma promować przyjazne budynki mieszkalne o niskim poziomie emisji CO₂.

CarbonLight jest zespołem dwóch domów zlokalizowanych na typowych dla Wielkiej Brytanii wąskich i długich działkach. Charakter budynku odwołuje się do zabudowy szeregowej o wąskim froncie i głębokim trakcie. Układ taki powoduje, że budynek posiada niewielką ilość przegród zewnętrznych w stosunku do powierzchni kondygnacji [3].

Redukcja powierzchni ścian stykających się bezpośrednio ze środowiskiem ze-wnętrznym ogranicza możliwość utraty ciepła przez dobrze zaizolowane ściany. Wszystkie przegrody zewnętrzne, w tym płyta fundamentowa, posiadają współczyn-nik przewspółczyn-nikania ciepła na poziomie U = 0.11 W/m2K [3].

Dom zorientowany jest na osi wschód–zachód. Na krótkiej połaci wschodniej zlo-kalizowane są kolektory słoneczne, dostarczające ciepłą wodę użytkową. Połać od strony zachodniej ma dużo większą powierzchnię, na której usytuowano okna do-świetlające strefę dzienną. Stanowią one, wraz ze znacznie przeszkloną elewacją, pa-sywny system bezpośrednich zysków solarnych. To rodzaj szklarni będącej

archety-XVIII. Wpływ strategii pasywnych na formę architektoniczną... 191

piczną formą budownictwa słonecznego [7]. Dla wszystkich pomieszczeń w budynku zapewniono bardzo dobry dostęp światła dziennego [3]. Stosunek powierzchni szkle-nia w oknach do powierzchni użytkowej budynku wynosi aż 25%. Jest to współczyn-nik trzykrotnie lepszy niż wymagany przez brytyjskie prawo dla nowych budynków. Wynika to z jednego z głównych założeń projektowych, którym jest zapewnienie wy-sokiej jakości oświetlenia naturalnego.

Wszystkie okna połaciowe wyposażone są w zintegrowane przesłony przeciwsło-neczne. Warstwowa budowa zapewnia podwyższoną o 34% izolacyjność przegrody. Latem przesłony zabezpieczają budynek przed przegrzewaniem, ograniczając dostęp promieni słonecznych. Zimą zmniejszają straty ciepła w okresie niedostatku promie-niowania. Opuszczanie żaluzji na noc znacząco ogranicza utratę energii cieplnej przez okna.

Rys. 4. Schemat wykorzystania energii promieniowania słonecznego oraz wentylacji naturalnej, oprac. własne na podstawie materiałów udostępnionych przez HTA [3]

W budynku zapewniony jest wydajny system wentylacji naturalnej. Kluczowym elementem jest wysoki, sięgający po ostatnią kondygnację salon, co przedstawione jest na rys. 4. We wnętrzu biegnącym przez trzy kondygnacje pod zachodnią połacią dachu, uzyskany jest w sposób niewymuszony przepływ powietrza. Występuje tu efekt zbliżony do zasady działania komina grawitacyjnego lub komina słonecznego. Ciepłe powietrze unosi się do góry i wypuszczane jest przez okna znajdujące się w prawie najwyższym punkcie dachu. Chłodne powietrze napływa do środka budynku przez nisko zlokalizowane otwory okienne. Uzyskany w ten sposób ciąg powietrza we wnętrzu, zapewnia pasywne chłodzenie latem poprzez przewietrzanie budynku nocą. Wydajność regulowana jest przez otwieranie lub zamykanie wysoko usytuowanych okien ponad pustką nad salonem [5]. Wokół tak zaprojektowanej przestrzeni, pełniącej rolę komina do pasywnej wentylacji i chłodzenia, rozmieszczone są poszczególne pomieszczenia. Pozwala to zachować bardzo dobrą jakość powietrza i wysoki komfort

M. SIKORSKI 192

użytkowania. W budynku całkowicie zrezygnowano z wentylacji mechanicznej z od-zyskiem ciepła na rzecz strategii pasywnych.

Strefowanie mikroklimatyczne uzależnione jest przede wszystkim od pasywnych zysków solarnych i zapewnienia oświetlenia naturalnego pomieszczeniom przezna-czonym na pobyt mieszkańców [7]. Sypialnie, kuchnia i salon stykają się z przegro-dami zewnętrznymi. Zapewnia to dobry dostęp światła dziennego. Łazienki i po-mieszczenia techniczne są ciemne, zlokalizowane w większości wewnątrz rzutów przy ścianie działowej z sąsiadem. Rozmieszczenie pomieszczeń przedstawia rys. 5. Takie rozwiązanie obniża energochłonność budynku dzięki ograniczeniu styku ze ścianami zewnętrznymi pomieszczeń o wyższej temperaturze.

Rys. 5. Strefowanie mikroklimatyczne budynku, schemat rozmieszczenia pomieszczeń pomocniczych i technicznych, oprac. własne na podstawie materiałów udostępnionych przez HTA [3]

5. WNIOSKI

Dążenie do ekstremalnie niskiego zużycia energii wymusza stosowanie systemów aktywnych, pozwalających w łatwiejszy sposób uzyskać oczekiwany poziom energo-oszczędności. Strategie pasywne przy projektowaniu budynków o niskim zapotrzebo-waniu na energię stanowią zazwyczaj ich istotne uzupełnienie, mogą jednak być głównymi założeniami projektowymi, co pokazuje przykład CarbonLight. Są niejed-nokrotnie elementami łatwo odczytywalnymi w formie architektonicznej, a odpowied-nio zaprojektowane mogą stanowić interesujący detal, który kształtuje indywidualny charakter budynku. Stosowanie rozwiązań pasywnych wymaga jednak od architekta uwzględnienie ich we wstępnym etapie projektowania, ponieważ często mają one wpływ na strukturę obiektu i układ funkcjonalny. Rozwiązania takie wymagają od

XVIII. Wpływ strategii pasywnych na formę architektoniczną... 193

projektanta większego zaangażowania i ściślejszej współpracy z projektantami innych branż.

Otwarty, wielopoziomowy układ przestrzeni w łatwy sposób można wykorzystać do zwiększenia wydajności wentylacji naturalnej, rezygnując z wentylacji mechanicz-nej. Zwiększoną wymianę powietrza uzyskuje się poprzez zastosowanie otworu okiennego w najwyższym punkcie budynku. Efekt ten można wzmocnić poprzez za-stosowanie łapacza wiatru, który może stanowić interesujący detal architektoniczny. Wydajność systemu może być zwielokrotniona dzięki udziałowi energii słonecznej. Stosowanie pustki powietrznej nad pomieszczeniami oraz otwartych planów, zapew-niających swobodny przepływ powietrza, pozwala łatwo kształtować ciekawą prze-strzeń o prorodzinnym charakterze.

W strategiach pasywnych możemy wyróżnić dwa podejścia do energii słonecznej. Pierwsze to stosowanie jak największej ilości przeszkleń nastawionych na bezpośred-nie zyski solarne, w celu zmbezpośred-niejszenia zapotrzebowania na ciepło w okresie grzew-czym. Podejście takie wymaga również skrupulatnego rozwiązania stałych i rucho-mych osłon słonecznych. Brak możliwości odpowiedniej ochrony przed słońcem powoduje przegrzewanie budynku w okresie letnim, a co za tym idzie spadek kom-fortu użytkowania oraz wzrost kosztów.

Odpowiednia ochrona przed światłem południowym jest podejściem opozycyjnym. W okresie letnim ilość promieniowania słonecznego może stanowić zagrożenie dla utrzymania komfortu cieplnego w budynku. Odcięcie od nadmiaru promieniowania mogącego doprowadzić do przegrzewania wnętrza, powinno wiązać się z konwersją energii przez panele fotowoltaiczne. Podejście takie pozwala wykorzystać dużą ilość promieniowania latem, co ograniczone jest w przypadku strategii pasywnych. W ta-kim podejściu do zysków solarnych charakterystycznymi elementami są odpowiednio zaprojektowane osłony oraz redukcja powierzchni okien od strony południowej na rzecz systemów służących do pozyskiwania energii słonecznej. Doświetlenie budynku odbywa się głównie w sposób bezpośredni od wschodu i zachodu, oraz promieniowa-niem rozproszonym od północy. Zapewnia to dobre warunki oświetlenia naturalnego przy ograniczonych zyskach solarnych.

LITERATURA

[1] Al SHARHAN D., OZCELIK E.S., Kingspan Lighthouse, http://www.public.asu.edu/~kroel/www 558/The%20Kingspan%20Lighthouse%20paper.pdf, Dostęp 03.07.2013.

[2] CHWIEDUK D., Energetyka słoneczna budynku, Arkady, Warszawa 2011.

[3] Detail Das Architekturportal Toward CO2 neutrality, http://www.detail-online.com/architecture/

topics/toward-co2-neutrality-018728.html, Dostęp 01.07.2013.

[4] GACZOŁ T., Kominy Słoneczne – Wybrane przykłady, „Czasopismo techniczne Architektura”, 2010, z. 18, z. 8-A, 130–136.

[5] GACZOŁ T., Wentylacja naturalna systemy nawiewu − wybrane przykłady, Czasopismo techniczne Architektura, 2007, z. 10, z. 4-A, 64–70.

M. SIKORSKI 194

[6] HTA, http://www.hta.co.uk/projects/velux-carbonlight-houses, Dostęp 01.07.2013.

[7] KUCZIA P., Solarna aktywacja budynków: 10 rozwiązań strukturalnych, Czasopismo techniczne Architektura, 2011, z. 11, z. 2-A2, 128–134.

[8] Kingspan Lighthouse, http://www.kingspanlighthouse.com /pdf/lighthouse_flyer.pdf, Dostęp 03.07.2013. [9] Kingspan Lighthouse, http://www.kingspanlighthouse.com/pdf/lighthouse.pdf, Dostęp 03.07.2013. [10] OSTRÝ M., BEČKOVSKÝ D., Konstrukcje z wykorzystaniem fazowo-zmiennych materiałów,

Cza-sopismo techniczne Architektura, 2010, z. 4, z. 2-B, 172–176.

[11] Code for Sustainable Homes A step-change in sustainable home building practice http://www. planningportal.gov.uk/uploads/code_for_sust_homes.pdf, Dostęp 01.07.2013.

INFLUENCE OF PASSIVE STRATEGY ON ARCHITECTURAL FORM BASED ON SELECTED SINGLE-FAMILY HOUSES FROM GREAT BRITAIN

The building's architecture has a major impact on the demand for energy. Use of the phenomenon of solar chimney, wind catcher, focus on solar gains, high level of thermal insulation and excessive over-heating, reduce energy demand, but often determines architectural form. In extreme cases, form fallows the technologies and strategies. This article presents the overview of model single-family houses in the United Kingdom. These buildings are designed in accordance with the idea of sustainable development, in a way that exerts a minimal negative influence on the environment. The buildings use passive strate-gies that reduce energy consumption, which are reflected in the form.

ROZDZIAŁ XIX

ARCHITEKTURA NISKOENERGETYCZNA