Novostavba rodinného domu / Český soběstačný dům / Český Krumlov

CTU in Prague - Faculty of Civil Engineering

Project idea

VIRTUÁLNÍ PROHLÍDKA:
https://view.mylumion.com/?p=cw8i8egdvihkm48x

CZE:
Cílem návrhu je energeticky soběstačný a prostorově šetrný dům, který i přes malou zastavěnou plochu nabízí komfortní bydlení s maximálním využitím zahrady drobného pozemku. Dispoziční řešení bylo navrženo se silnou možností variability a flexibility vnitřního prostoru, za vzniku minimalistického a čistého prostoru s nenápadností a integrací jednotlivých prvků, kde nábytkové prvky přejímací více funkcí a jsou integrovány s vnitřní konstrukcí. Při návrhu bylo dbáno na použití přírodních materiálů.

Klíčová slova:
lapidární kompaktní dům, dialog se zahradou, přírodní materiály, úspora prostoru, energetická nezávislost


EN:
The aim of the design is a energy selft-sufficient a space saving house, which with small built up space offers comfortable living space. Small built up area allows maximum utilization of building plot as green garden. Layout is designed with wide facility of variability a flexibility and offers minimalism and neat interior space. Inconspicuous and integrated furniture elements creates interior space and allows more functions as comunication, seating or starage space. The design is made of natural structural materials.

Key words:
Incise compact house, interconnection with exterior, natural structural materials, space saving, energy self-sufficient

Project description

CZE:

Zadání projektu se skládá ze čtyř částí:
1. Architektonická část / Studie
2. Energetická koncepce stavby
3. Stavebně konstrukční část
4. Energetická soběstačnost objektu

1. Architektonická část / studie
Řešení představuje návrh čtyřčlenného rodinného domu na okraji historického centra Českého Krumlova – Horní Brána. Návrh objektu na pozemku o rozloze 374 m2 bylo nutné pojmout úplně z jiného pohledu navrhování dispozičních řešení, aby vznikl lapidární kompaktní domek o minimální zastavěné ploše, která následně umožní maximální využití zahrady a zároveň zajišťuje kvalitní vnitřní prostor. Dle požadavku zadání na energetickou soběstačnost objektu minimálně po dobu 183 celých dní bylo nutné dojít k vzájemné interakci architektonického a technologického záměru.

2. Energetická koncepce stavby
Druhá část práce pojednává o návrhu energetického konceptu stavby. Koncepce pojednává o návrhu a hodnocení kvality obálky objektu na hranici vytápěné zóny a kompletní zhodnocení energetické náročnosti objektu. Náplní této části je dále posouzení vzájemného provázání okolního mikroklimatu s objektem, přehřívání vnitřního prostoru či návrh systému vodního hospodářství, vytápění, větrání a hlavně schéma provedení celé elektroinstalace v objektu.

3. Stavebně konstrukční část
Stavebně konstrukční část tvoří architektonicko – konstrukční řešení stavby v podobě konstrukčních skladeb, detailů a celková výkresová dokumentace. Dále návrh konstrukčního systému objektu v podobě schémat a nakonec výkresová dokumentace technologického řešení staveb pro celý objekt.

4. Energetická soběstačnost objektu
Poslední část pojednává o energetickém fungovaní objektu během celého roku, s ním je spojen pohyb elektrické energie v objektu. Pohyb elektrické energie tvoří zejména spotřeba samotným objektem, elektrická energie vytvořená navrženou fotovoltaickou elektrárnou a případně jejím přívod či odvodem z domácí sítě.
V úvaze byly vytvořeny 4 možné roční období s různou spotřebou elektrické energie – zima pracovní den, zima víkend, léto pracovní den a léto víkend. Energetická soběstačnost byla řešena návrhem fotovoltaické elektrárny s akumulačním bateriovým úložištěm, které bylo nadimenzováno dle spotřeby objektu. Dle zadání lze předpokládat šetrné chování investora a energeticky šetrné spotřebiče s cílem co nejnižší spotřeby.
Vytvořená simulace provozu byla následně zhodnocena během celého roku s výsledem nemožné energetické soběstačnosti v zimě, neboť je spotřeba objektu vyšší a solární zisky velmi nízké a nestálé, naopak v letním období produkce fotovoltaické elektrárny několikanásobně převyšuje spotřebu objektu a bylo nutné navrhnout možná využiti přebytečné energie.


EN:

The project assignment consists of four parts:
1. Architectural part
2. Energy concept of building
3. Construction solution
4. Energy self-sufficiency of the object

1. Architectural part
The solution is to design a four-member family house on the edge of the historic center of Český Krumlov - Horní Brána. The design of the building on a 374 m2 plot had to be conceived entirely from a different perspective by designing the layout solutions to create a lapidary compact house with a minimum built-up area, which in turn allows for maximum use of the garden and at the same time ensures a quality interior space. According to the requirement of the assignment for the energy self-sufficiency of the building for at least 183 full days, it was necessary to interact with the architectural and technological intent.

2. Energy concept of building
The second part deals with the design of the energy concept of the building. The concept deals with the design and evaluation of the quality of the building envelope on the border of a heated zone and a complete assessment of the energy performance of the building. The content of this part is also the assessment of the interconnection of the surrounding microclimate with the object, overheating of the internal space or the design of the water management system, heating, ventilation and mainly the scheme of the entire electrical installation in the building.

3. Construction solution
The constructional part consists of architectural and structural design of the building in the form of constructional compositions, details and overall drawing documentation. Furthermore, the design of the structural system of the object in the form of diagrams and finally the drawing documentation of the technological solution of buildings for the whole building.

4. Energy self-sufficiency of the object
The last part deals with the energy function of the object throughout the year, with which the movement of electric energy in the building is connected. The movement of electric energy consists mainly of consumption by the object itself, electrical energy created by the proposed photovoltaic power plant and possibly its supply or removal from the home network.
Considered four possible seasons with different electricity consumption - winter working day, winter weekend, summer working day and summer weekend. Energy self-sufficiency was solved by the design of a photovoltaic power plant with accumulator battery storage, which was dimensioned according to the consumption of the building. According to the assignment, it is possible to assume a careful behavior of the investor and energy-saving appliances with the aim of the lowest possible consumption.
The created traffic simulation was subsequently evaluated throughout the year with the result of impossible energy self-sufficiency in the winter, as the consumption of the building is higher and solar gains very low and unstable, while in the summer the production of the photovoltaic power plant exceeds the consumption of the building several times and it was necessary to propose possible use of excess energy.

Technical information

CZE:

KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ

Konstrukční systém objektu tvoří kombinace železobetonové spodní stavby s dřevostavbou rodinného domu, která je lokálně nebo plošně uložena na ocelovou konstrukci sloupů, které jsou prostorově ztuženy křížem pnutým táhlem.

Železobetonová část tvoří spodní stavbu vymezenou terénní stěnou s prostorem dílny a subtilním schodištěm.

Sloupková konstrukce ( two – by - four) z dřevěných I-nosníků tvoří stěnový konstrukční systém v podobě obvodové nosné konstrukce, která je překlenuta jednosměrně pnutou stropní konstrukcí v podobě I – nosníků o rozponu 5,59 m. Nosníky jsou použity i pro konstrukci šikmé střechy.
Fasáda je navržena jako provětrávaná konstrukce s dřevěným roštem, do kterého jsou kotveny sklolaminátové fasádní desky.
Objekt je založen na základových pasech do nezamrzne hloubky. Sedlová nepravidelná střecha má místo klasické střešní krytiny integrovanou fotovoltaickou elektrárnu. Klempířské prvky budou rubínové barvy, případně oplechování střechy černé matné.
Funkci tepelné izolace plní recyklovaná foukaná celulóza, izolace na bází dřeva a EPS či XPS pro zateplení spodní stavby.

MATERIÁLOVÉ ŘEŠENÍ

Interiér RD
- Přiznané OSB, P+D desky s malířským nátěrem matná bílá RAL 9010
- Vinylová podlaha, dekor borovice¨
- Keramická dlažba 400x400x8 mm, dekor Unistone, RAl 9004, matná, R10
- Jutová síťovina jako zábradlí schodiště
- Nábytkové dřevěné prvky, borovice přírodní či malba bílá RAL 9010
- Kovové doplňkové prvky, hliník/ocel matná šedá RAL 9005
- Dveře, bezfalcové na bázi dřeva s dřevěnými zárubněmi, Výplň dveřních křídel dutinová dřevotříska DTD s povrchovou úpravou – přírodní dýha NATURA, dekor borovice, olejovaný vzhled s ultra matným lakem
- Přiznané spiro potrubí

Fasáda RD
- Pojistná hydroizolace provětrávané fasády, šedá RAL 9005
- Dřevěný křížový rošť, smrk evropský
- Fasádní sklolaminátové desky, čiré
- Okna dřevohlíníková, povrchová úprava int/ext – hliník, rubínová RAL 3003
- Klempířské prvky, hlíník/ocel rubínová RAL 3003, či šedá matná RAL 9005
- Střecha tvořena integrovanými fotovoltaickými panely, matná dekor BLK

Parkovací stání + Dílna
- Pohledový beton PB2/3 pro řešení stěn a podlahy parkovacího stání, šedá bez příměsi, dle výkresu spárořezu
- Terénní stěna z pohledového betonu PB2/3
- Posuvná branka, hliník/ocel, matná šedá RAL 9005
- Nosné ocelové sloupy s nátěrem matná šedá RAL 9005, ocelová táhla

Exteriér:
- Subtilní ocelové/hliníkové konstrukce schodišť a terasy, povrch matná šedá RAL 9005
- Pochozí plocha palubky thermowood, dekor borovice
- Zábradlí tvořeno kruhovým nerezovým madlem + sloupky, výplň je tvořena pnutými táhly. Všechny kovové prvky – povrch RAL 9005, matná
- Stínění terasy tvoří látková posuvná střecha či pnutá zeleň


TECHNICKÉ ŘEŠENÍ BUDOV

Objekt je navržen jako hybridní energeticky soběstačný dům - on grid s téměř nulovou potřebou tepla na vytápění. Celý objekt funguje během 265 dní v roce s vlastní vyrobenou elektrickou energií, která je vyprodukovaná fotovoltaickou elektrárnou s akumulačním bateriovým úložištěm. V zimním období je domovní síť dotována distribuční sítí s tarifem D45d či z virtuálního úložiště. V letním období vznikají v domovní síti přebytky vyrobené elektrické energie, která je využívána v podobě sdílených přebytků do (chytré) distribuční sítě, virtuálního úložiště či pro nabíjení elektromobilu.
Vodní hospodářství
Vodní hospodářství využívá systém recyklace šedé vody, která je následně znovu použita opětovnému použití, např. na splachování, praní či mytí nádobí. Díky navrženému systému činí úspora čisté pitné vody minimálně 40%.
Vytápění
Výtápění je zajištěno elektrickými přímotopy v podobě sálavého infrapanelu či nízkoenergetické podlahové rohože.
Větrání
Větrání navrženo jako nucené rovnotlaké pomocí vzduchotechnické jednotky s rekuperačním výměníkem.
Ohřev teplé vody
Ohřev TV je zajištěn akumulačním zásobníkem teplé vody s integrovanou topnou spirálou o výkonu 2 kWh. Zásobník je přímo připojen na FV elektrárnu.


EN:

CONSTRUCTIONAL SOLUTION:

The structural systém of the building consists of a combination of a reinforced concrete substructure with a timber building of a family house. Timber constructiof of the house is locally or flatly placed on a steel structure of steel columns, which are spatially stifened by a cross-tensioned rod.

The reinforced concrete part, which includes parking place, outdoor stairs and workroom with storage place, is formed by terrain wall.

Timber two-by-four construction is formed of timber I – beams, which forms circumferential wall construction systém. The I - beams form the ceiling and roof structure. Span of the ceiling construciton is 5,59 m.

The facade is designed as a ventilated structure with a wooden grate, to which fiberglass facade panels are anchored. The object is based on foundation strips until it freezes depth. The saddle irregular roof has an integrated photovoltaic power plant instead of a conventional roof covering. The tinsmith's elements will be ruby colors, or plating of the black matt roof.

The thermal insulation function is filled with recycled blown cellulose, wood base insulation. For a solution of substructure is used EPS or XPS polystyrene.


MATERIAL SOLUTION

Interior of family house:
- admitted painted OSB P+D boards, white matt paint RAL 9010
- Vinyl floor, decor pine tree
- Keramic pavement 400x400x8 mm, decor Unistone, RAl 9004, matt, R10
- Jute petting is designed as stairs handrail
- Furniture wood elements, pine tree, nature appearence or paint RAL 9010
- Metal complementary elements, aluminium/steel, matt grey RAL 9005
- Wood-based doors with wood door frame, hollow chipboard DTD with surface treatment – nature veneer NATURA, decor pine tree, oiled appearence with ultra matt pickle
- Admitted spiro air conditioning piping

Facade of family house:
- Hydro-isolation of ventilated facade, grey RAL 9005
- Timber cross grid, european spuce
- Facade pure fiberglass boards
- Wood-aluminium windows frame, surface treatment int/ext – aluminium
Ruby colour RAL 3003
- Tinsmith elements, aluminium/steel, ruby colour RAL 3003 or grey matt RAL 9005
- Roofing forms integrated photovoltaic panels, decor matt BLK
Parking space + workroom with storage
- View concrete PB2/3 for floor and walls, grey without admixture
- Terrein wall is designed from view concrete PB2/3
- Moveable gate, aluminium/steel, matt grey RAL 9005
- Supporting steel columns, surface treatment grey matt RAL 9005

Exterior:
- Subtle steel/aluminium construction of stairs and terace, surface treatment matt grey RAL 9005
- Walkway area is designed from wood decking thermowood, decor pine tree
- Stair handrail includes circular stailnless steel + columns, filling is designed from pension rods
- All metal elements with surface treatment grey matt RAL 9005
- Terrace shading is designed from moveable textile roof or climbing green


TECHNICAL EQUIPMETN OF BUILDINGS

The building is designed as a hybrid energy self-contained house - on grid with almost zero energy building. The entire building operates within 265 days a year with its own electricity produced by a photovoltaic power plant with accumulator battery storage. In winter is the eletric home network subsidized by a distribution network with a D45d tariff or from a virtual storage facility. During the summer, surplus electricity generated in the home network is generated, which is used in the form of shared surpluses in the (smart) distribution network, virtual storage or for charging an electric car.

Water manegmant
The water management system uses a gray water recycling system, which is then reused for reuse, eg for flushing, washing or dishwashing. Thanks to the proposed system, the saving of clean drinking water is at least 40%.

Heating
Heating is provided by electric heaters in the form of radiant infra-panel or low-energy floor mat.

Air conditioning system
Ventilation is designed as forced-equal-pressure with air handling unit which is equipped with a heat recovery exchanger.

DHW heating
DHW heating is ensured by a hot water storage tank with an integrated 2 kWh heating coil. The tank is directly connected to the PV plant.