Informační a vzdělávací centrum EVVO - Dům stromů v Průhonicích

Víceúčelová budova s celoročním provozem je navržena jako vzdělávací, poradenské a informační centrum v oblasti ochrany životního prostředí, udržitelného rozvoje a poznávání přírody regionu, s administrativně technickým a sociálním zázemím.
Stavba je koncepčně řešena jako úsporná moderní dřevostavba s nízkou energetickou náročností. Cílem bylo zajistit relativní energetickou soběstačnost nemovitosti s využitím obnovitelných zdrojů energie. Konstrukce budovy, její technologické vybavení i programová náplň bude bezvýhradně přátelská k životnímu prostředí, se záměrem minimalizovat ekologickou stopu.
Jednotlivé konstrukční komponenty stavby se zároveň programově a demonstračně stávají výstavními exponáty, součástí výstavy trvale udržitelného stavění jako příkladu pro výuku i k následování ve stavební praxi.

¤ Pohled jihozápadní, vizualizace

Urbanistické řešení
Kompaktní stavba je situována do areálu stávající dendrologické zahrady mimo obec, do prostředí vzrostlé zeleně. Je navržena ve středu mýtiny tak, aby byly minimalizovány nároky na přemístění vzrostlých stromů - cypřišků. Svým pojetím vegetačních fasád a extenzivní zelené střechy se dobře začlení do kontextu místa a okolní vzrostlé zeleně.
Dům stromů je svojí hlavní osou orientován ideálně z hlediska solárních zisků ve směru sever/jih, tak aby byla maximální osluněná plocha zahrady v návaznosti na předloženou dřevěnou terasu využita pro účely relaxace návštěvníků a potřebám výuky. Zároveň je tak vyhověno podmínce dosažení maximálních solárních zisků v prostorách přednáškových místností a pobytových prostorách personálu z jihu a západu. Maximálně uzavřená severní fasáda domu bude plnit roli hlavního nástupního průčelí. Prohlídkový okruh dendrologické zahrady předpokládá vstup návštěvníků stávající hlavní branou na východě a příchod k centru od severovýchodu.

¤ Budova Informačního a vzdělávacího centra EVVO - Dům stromů v Průhonicích. Pohled severovýchodní, vizualizace.

Architektonické a výtvarné řešení
Návrh Informačního a vzdělávacího centra EVVO (Enviromentálního vzdělávání, výroby a osvěty) v řezu symbolizuje strukturou tvar vzrostlého stromu. Citlivý a progresivní způsob založení stavby na demontovatelných pilotách je odkazem na sepětí s kořeny zakotvenými v půdě. Dům stromů vyrůstá z dřevěné platformy terasy a je doplněn přírodní vodní plochou ve dvou hladinách, tak jak reaguje osazení domu na morfologii terénu.
Kmenem stromu je krytá pasáž jako víceúčelový vnější prostor se sloupořadím z kmenů rozličných dřevin, nepravidelně rozmístěnými ukázkami různých druhů stromů většinou nesoucími ozeleněnou terasu a vrchní stavbu domu, zahrnující rovněž vstupní partie. Nosné kmeny kromě statické funkce doplňují paletu typů dřevin. Pomyslnou korunou stromu jsou proloženy platformy podlaží z masivních hladkých desek z vrstveného dřeva, vynesené nepravidelně rozmístěnými sloupy skeletu, které tvoří nahrubo opracované ?mrtvé? stromy s větvemi pokrytými kůrou. Opláštění koruny představují transparentní pásová okna s parapety a římsami pokrytými vegetačními pásy extenzivně pěstované živé zeleně.
Střecha - vrchol koruny - je pokryta vegetačním souvrstvím s intenzivně pěstovanou zelenou výsadbou keřovitých rostlin a menších stromků. Plazivé a popínavé části vegetace postupně přerostou římsu střechy a budou padat dolů po fasádách.

¤ Celková situace

Objemové a dispoziční řešení
Hlavní princip objemového a dispozičního řešení stavby sestává z vyvážené výtvarné a zároveň provozně racionální kompozice dvou základních hmot - tuhého jádra převýšeného třípodlažního kvádru, zahrnujícího komunikační a servisní prostory orientované převážně k severu, a půdorysně elipsovité hmoty sálového prostoru orientované na osluněné strany. Výsledný tvar je přitažlivým znakem a nezaměnitelným symbolem centra, a rovněž vyniká dobrým poměrem plochy ochlazovaného pláště vůči obestavěnému prostoru - parametr A/V.
Dominantu kompozice tvoří převýšená část 3. NP s úzkými točitými schody, která je nosnou konstrukcí pro nerezový komín a anténní stožár. Vřetenové schody jsou zároveň symbolem šroubovice DNA. Hlavní osa domu je navržena ve směru sever/jih, a umožňuje tak orientaci hlavního průčelí domu na - z hlediska oslunění a možnosti solárních zisků ideální jih.

Kompozice hmot
Kompozice hmot a situování domu na pozemku v souladu s klasickými principy nízkoenergetických a pasivních domů vytváří konstrukční předpoklad energeticky pasivního domu, optimálně orientovaného ke světovým stranám, využívajícího ideálně kvality, které pozemek nabízí.
Hlavním principem, určujícím povrchy Domu stromů, je idea funkčně zapojit všechny plochy ke spolupráci se slunečním tokem energií. Buď energii slunce propustí v přiměřené míře (plochy oken zajišťující osvětlení vnitřních prostorů), přetransformují (plochy fotovoltaických a termických slunečních kolektorů aktivně využívající sluneční energii pro provoz domu), nebo pohltí (plochy kryté extenzivní i intenzivní vegetací, která odparem vyvažuje mikroklima v okolí stavby a tím neutralizuje nadměrný letní sluneční svit). Fasády jsou řešeny s ohledem na orientaci ke světovým stranám rozdílně v rámci obou hlavních hmotových celků, z nichž se stavba sestává. Zatímco servisní kvádr je opatřen obdélníkovými převýšenými otvory, francouzskými okny, okny s běžnou výškou parapetu nebo nízkými pásovými okny podle účelu, funkce a orientace ke světovým stranám, elipsovitá část stavby je vybavena jednotně průběžnými pásovými okny převážně pevného zasklení s malými ventilačními, nepravidelně rozmístěnými, úzkými otvíravými křídly. Masivní prvky markýzy a parapetu s ozeleněným povrchem účelně stíní prostory proti letnímu přehřívání a zároveň integrují zavlažovací systém, vnější žaluzie a prvky nočního osvětlení fasád.
Při návrhu stavby byly důsledně aplikovány klasické zásady nízko- energetického stavění (například optimalizace ploch okenních otvorů, zónování dispozice vzhledem ke světovým stranám, kompaktní objem stavby, redukce otevíravých částí oken). Velikost oken je přísně podřízena potřebám osvětlení. Spolu se stínicími prvky tak zajišťují stavbu tak, aby ani v letních tropických dnech nepotřebovala systém aktivního chlazení/klimatizace.

Materiálové řešení
Konstrukce domu je důsledně navržena z materiálů, které mají v celém životním cyklu (tj. od těžby suroviny, výroby, dopravy na stavbu, zabudování na stavbě, až po recyklaci po ukončení životnosti stavby) minimální ekologickou stopu. Principiálně jsou vyloučeny výrobky na bázi plastů, tepelné izolace jiného než přírodního původu, obvyklé fóliové parozábrany, plastové difúzní bariéry apod. Ocelové konstrukce jsou využity pouze tam, kde jsou pro svoje vlastnosti vzhledem k investičním nákladům, mechanickým vlastnostem, požadované životnosti prvků a nárokům na údržbu obtížně nahraditelné konstrukcemi dřevěnými (například konstrukce schodů). Nenasákavé tepelné izolace na bázi polystyrenu XPS a EPS - T ve spodní stavbě a případně podlahách jsou navrženy výhradně v nezbytně nutných případech, kdy dosud není znám rozumný a ekonomický přírodní ekvivalent z obnovitelných zdrojů.

Navrhované materiály a konstrukční prvky:

• železobetonové prvky - pouze u bodového založení základů (velkoprofilové piloty);
• dřevěné masivní nosné a obkladové prvky;
• dřevěné výrobky na bázi aglomerovaného dřeva, například: OSB desky (alternativně je možné na parobrzdné funkce použít desky Tetra K z recyklovaných tetrapakových obalů) a nosníky I-OSB;
• tepelné izolace z balíků lisované slámy, dřevovláknitých desek a foukané mineralizované celulózy;
• vyzdívky z tvárnic a prvků z nepálené hlíny;
• prvky z dusané probarvené hlíny a hliněné omítky;
• zábradlí výhradně ze skleněných desek;
• vegetační pokryv fasád a střechy.

Dispoziční a provozní řešení
Dispoziční řešení zohledňuje klasické požadavky na navrhování dispozic energeticky úsporných a pasivních domů. Důraz je kladen na účelné a funkční využití doslova každého metru čtverečního plochy a jeho zapojení do systému výuky a expozic. Plocha chodeb a komunikací je účelově minimalizovaná, mokré provozy jsou účelně sdruženy nad sebou, dispozice je tepelně zónována. Všechny provozy domu jsou řešeny bezbariérově, součástí prostoru schodiště je hydraulický výtah v transparentním tubusu.
Hlavní přednáškové místnosti jsou soustředěny do elipsovitého modulu orientovaného na osluněnou stranu ve vazbě na předloženou vnější dřevěnou terasu - pozorovatelnu stromů. Navazující komunikační prostory, sociální zařízení, šatny jsou dispozičně situovány do servisního modulu na neosluněné strany.

¤ Informační a vzdělávací centrum EVVO - Dům stromů v Průhonicích. Pohled severozápadní, vizualizace.

¤ Letecký pohled na budovu, vizualizace

¤ Pohled jihovýchodní, vizualizace

¤ Pohled severní, vizualizace

¤ Pohled východní, vizualizace

¤ Pohled západní, vizualizace

¤ Pohled jižní, vizualizace

Konstrukční řešení
Konstrukčně je Dům stromů navržen jako moderní dřevostavba v kombinaci dvou základních konstrukčních systémů.
Třípodlažní servisní a komunikační blok o půdorysu 8,80x14,80 m (ustoupené 3. NP 7,00x14,80 m) je řešen na principu lehkého dřevěného skeletu doplněného ve vnitřní části hrázděným zdivem.
Halový víceúčelový výukový prostor vepsaný půdorysně do elipsy 19,50x16,00 m je na principu těžkého dřevěného skeletu s nepravidelně rozmístěnými sloupy/stromy.
Stropy jsou řešeny dřevěnými deskami z vrstveného dřeva, které propojují a ztužují oba systémy. Střecha je plochá, odvětrávaná, s intenzivním vegetačním souvrstvím. Římsa střechy 3. NP je v souladu s požadavky závazných regulativů územního plánu v úrovni +9,000 od nejvyššího bodu okolního upraveného terénu.

Spodní stavba
Založení se předpokládá progresivní metodou, s cílem maximální ochrany životního prostředí a lokality se vzrostlou zelení.
Po skrývce ornice bude v šesti modulových osách o pravidelných vzdálenostech a vzájemných roztečích vyvrtáno 36 kusů velkoprofilových pilířů Ø 760 mm o předpokládané délce 3500 mm s výplní železobetonu. Koruny pilířů budou ukončeny v rovině upraveného terénu a spojeny ve směru hlavní osy stavby sever/jih železobetonovými prefa průvlaky vynesenými monolitickými nástavci profilu 250 mm odlévanými do papírového ztraceného bednění. Průvlaky tvoří montážní rovinu pro vrchní dřevostavbu v rozsahu tuhého obdélníkového jádra.
Jímka kompostovatelného WC bude provedena jako neizolovaná prefa železobetonová vana uložená do předem připraveného výkopu. Součástí konstrukce budou rovněž prefa přímočaré schody. Ve svém půdorysném rozsahu nahrazuje vana jímky založení na pilotách. Součástí spodní stavby jsou výkopové práce pro ČOV, jezírko, zahradní jímku, realizace přípojek inženýrských sítí a zemního kolektoru.

Vrchní stavba servisního a komunikačního bloku
Skladba konstrukce podlahy nad terénem (tl. 850 mm):
- podlahová krytina tl. 20 mm;
- separační podložka;
- dřevovláknité tužené desky 2x40 mm, 80 mm;
- záklop, OSB deska, P+D, spoje tmelené a lepené 18 mm;
- nosný rošt, nosníky I-OSB 350 mm, výplň mineralizovaná celulóza;
- dřevovláknitá bitumenová deska 30 mm.

Skladba obvodového pláště (tl. 630 mm):
- modřínové palubky, vodorovně tl. 30 mm;
- odvětrávaná mezera mezi svislými latěmi 40 mm;
- dřevovláknitá difuzně otevřená deska mezi montážní profily 45°, 100 mm;
- nosníky I-OSB 350 à 600 mm, mezera vyplněná balíky slámy tl. 350 mm;
- konstrukční OSB deska, P+D, spoje tmelené a lepené 18 mm;
- instalační předstěna na montážních latích 80 mm, výplň mineralizovanou celulózou;
- sádrokarton, malba 12,5 mm (alternativa na vhodných místech - hliněná omítka na roštu).

Vrchní stavba halového prostoru
Skladba konstrukce podlahy nad exteriérem (tl. 920 mm):
- podlahová krytina tl. 20 mm;
- separační podložka;
- dřevovláknité tužené desky 2x40 mm, 80 mm;
- nosná deska z vrstveného dřeva 200 mm;
- prostor vyplněný mineralizovanou celulózou 520 mm;
- nosný dřevěný rošt 40/80 mm na kovových závěsech;
- dřevovláknitá tužená deska 80 mm;
- omítka difuzně propustná vhodná na DVD 10-20 mm.

Skladba konstrukce podlahy nad interiérem (tl. 300 mm):
- podlahová krytina tl. 20 mm;
- separační podložka;
- dřevovláknité tužené desky 2x40 mm, 80 mm;
- nosná deska z vrstveného dřeva 200 mm.

Skladba obvodového pláště, v místě parapetů (tl. 1500 mm):
- panely s vegetačním souvrstvím, tl. 150 mm;
- titanzinkové oplechování s kotevními prvky vegetačních panelů;
- pobití, OSB 18 mm P+D;
- pomocná nosná konstrukce kotvená na ocelový svislý L profil;
- odvětrávaná mezera 40 mm;
- dřevovláknitá difuzně otevřená deska mezi montážní profily, 100 mm;
- nosníky I-OSB 350 à 600 mm, mezera vyplněná balíky slámy tl. 350 mm;
- konstrukční OSB deska, P+D, spoje tmelené a lepené, 18 mm;
- instalační předstěna na montážních latích 80 mm, výplň mineralizovanou celulózou;
- sádrokarton, malba 12,5 mm.

Konstrukce střechy
Skladba ploché střechy 4. NP (tl. 1100 mm):
- konstrukce dřevěné terasy 100 mm;
- separační podložka;
- hydroizolace, kaučuková fólie 7 mm;
- záklop, OSB deska, P+D, spoje tmelené a lepené 18 mm;
- odvětrávaná mezera, křížem dělený dřevěný rošt, 95 mm;
- pojistná hydroizolace;
- dřevovláknité tužené desky 2x40 mm s děleným laťovým roštem, 80 mm;
- nosníky I-OSB 350 mm, výplň balíky lisované slámy 350 mm;
- nosníky I-OSB 350 mm křížem, výplň balíky lisované slámy 350 mm;
- parotěsná zábrana;
- nosná stropní deska z vrstveného dřeva 200 mm.

Skladba ploché intenzivní vegetační střechy (tl. 1350-1650 mm):
- vegetační souvrství 150-500 mm;
- separační podložka;
- hydroizolace, kaučuková fólie 7 mm;
- záklop, OSB deska, P+D, spoje tmelené a lepené 18 mm;
- odvětrávaná mezera, křížem dělený dřevěný rošt, 150 mm;
- pojistná hydroizolace;
- dřevovláknité tužené desky 2x40 mm s děleným laťovým roštem, 80 mm;
- nosníky I-OSB 350 mm, výplň balíky lisované slámy 350 mm;
- nosníky I-OSB 350 mm křížem, výplň balíky lisované slámy 350 mm;
- parotěsná zábrana;
- nosná stropní deska z vrstveného dřeva 200 mm.

Výplně otvorů
Okna, francouzská okna a výkladce obvodového pláště zádveří budou ze dřeva, standard lepeného profilu určeného pro pasivní domy, se součinitelem prostupu tepla Uokna (w) = 0,71 W/m2·K.

¤ Půdorys 1. PP

¤ Půdorys 4. NP: 4.01 - vnější demonstrační prostor a pozorovatelna zeleně; 4.02 - solární kolektory

¤ Půdorys 1. NP: 1.01 - hala, šatna, poradna; 1.02 - technická místnost; 1.09 - zádveří; 1.10 - sklad dílny; 1.11 - vstupní prostor; 1.12 - prostor pro pracovní aktivity dětí

¤ Řez A-A

¤ Půdorys 2. NP: 2.01 - hala; 2.02 - šatna; 2.03 - výceúčelový herní, demonstrační a výukový prostor; 2.04 - sklad pomůcek; 2.05 - čajová kuchyň; 2.06 - multimediální koutek; 2.07 - technická místnost; 2.14 - kabinet, sklad pomůcek; 2.15 - demonstrační prostor a vstup do koruny stromu

¤ Řez B-B

¤ Půdorys 3. NP: 3.01 - hala; 3.02 - chodba; 3.03 - technická místnost; 3.04 - reprotechnika; 3.05 - kancelář infocentra; 3.06 - denní místnost; 3.07 - vyhlídkový chodník/pozorovatelna; 3.08 - střešní zahrada

¤ Řez C-C

Stavebně energetický koncept
Stavebně energetický koncept respektuje zásady a pravidla pro dosažení úrovně pasivního domu podle čl. A.5.10 a A.2.5 v ČSN 73 0540-2:2002 Tepelná ochrana budov - Část 2: Požadavky, a dává předpoklad dosažení velmi nízkých tepelných ztrát a následně i spotřeby energie na vytápění:

• budova je optimálně orientována ke světovým stranám;
• tvarové řešení je kompaktní s poměrně příznivým faktorem tvaru (geometrickou charakteristikou) pro rodinné domy A/V ≈ 0,60;
• vnitřní provoz je sdružován podle tepelných zón, vytápěcích režimů a orientace prostorů ke světovým stranám;
• vnitřní dispozice je plně provozně maximálně využita, nevytápí se hluché prostory;
• konstrukční koncepce je řešena se snahou o maximální potlačení až vyloučení vlivu tepelných mostů v konstrukcích a tepelných vazeb mezi konstrukcemi;
• navržené masivní tepelné izolace mohou při dodržení předchozí podmínky zajistit součinitele prostupu tepla obvodových stěn cca 0,11 W/m2·K, střech a podlah nad exteriérem cca 0,09 W/m2·K, výplní otvorů s trojnásobným zasklením cca 0,7 W/m2·K, tedy hodnoty příznivější, než pro pasivní domy doporučuje ČSN 73 0540-2:2002;
• v konstrukcích jsou navrženy vzduchotěsnicí vrstvy, které navzájem navazují; je předepsáno jejich vzduchotěsné napojení jištěné přítlakem;
• teplovzdušné vytápění a větrání s rekuperací má účinnost zpětného získávání tepla z větracího vzduchu vyšší než 75 %, má pružnou regulaci teplot a intenzity výměny vzduchu podle proměnných provozních podmínek, umožňuje plné využití pasivních solárních zisků a tepelných zisků provozních;
• příprava teplé vody je navržena s vysokou účinností užití energie a s minimálními ztrátami v rozvodech;
• energetické spotřebiče jsou navrhovány v energetických třídách A.

¤ Detail A 1

¤ Detail A 2

¤ Detail A 3

¤ Detail A 4

Technologické řešení
Novostavba je navržena v pasivním standardu. Tomu odpovídá i soubor opatření, ze kterých sestávají principy návrhu technologie stavby. Potřeba energie na vytápění by neměla přesáhnout 15 kWh/m2rok. Této hodnoty je dosaženo několika opatřeními:

• zateplením obvodových konstrukcí s hodnotou: U cca 0,11-0,09 W/m2·K;
• použitím kvalitních oken se zateplenými rámy: U cca 0,71 W/m2·K;
• řízenou výměnou vzduchu s rekuperací tepla a ohřevem přímo větraného vzduchu, bez další otopné soustavy pro každý provozní úsek budovy.

Pasivní standard staveb umožňuje díky výraznému snížení potřeb energie na vytápění přejít od konvenčních teplovodních systémů k teplovzdušnému vytápění. Toto řešení sdružuje výhody dostatečného hygienického větrání budov, rozvádění ohřátého média a tím vytápění a případně také rozvod ochlazeného vzduchu. Je-li potřeba vzduch přihřívat nebo chladit, pak prochází před vstupem do rekuperační a teplovzdušné jednotky vzduchovými cirkulačními zemními registry, případně solankovým ochlazovačem/ohřívačem, kde přijímá teplotu země v hloubce cca 2 m pod povrchem, tj. asi 7-12 °C. V rekuperační jednotce je čerstvý chladný vzduch předehříván odcházejícím odpadním vzduchem.
Součástí systému zásobování elektrickou energií budou doplňkové fotovoltaické panely umístěné jako šikmá stříška střešní nástavby v úrovni 3. NP.

¤ Průkaz energeticke naročnosti budovy Informačniho a vzdělavaciho centra EVVO Dům stromů v Průhonicich

Celková bilance nároků všech druhů energií, tepla a teplé užitkové vody
Při započítání solárních zisků je možné předpokládat vyrovnanou roční bilanci potřeby tepla a tepelných zisků. Tím by se stavba řadila mezi tzv. nulové domy, které v celoroční bilanci pokryjí potřebu tepla z vlastních zdrojů a nenárokují energii z veřejných zdrojů.
Většina energetických potřeb na ohřev teplé užitkové vody bude kryta z teplovodních solárních kolektorů. Zbytek bude pokryt ohřevem z elektrických integrovaných zásobníkových ohřívačů. Teplovodní solární kolektory budou v sestavě na úrovni 4. NP doplněny fotovoltaickými články, které budou přednostně zásobovat objekt elektrickou energií. Ekonomický poměr jednotlivých komponentů sestavy je ověřen energetickým auditem.

Bilance nároků na příkon el. energie
Předpokládaná roční spotřeba el. energie: 15 MWh bez vytápění, VZT a ohřevu TV

Bilance nároků na příkon tepelné energie
Příkon tepelné energie na vytápění: Qut = 15 kW
Příkon tepelné energie na větrání: Qvzt = 14,5 kW
Příkon tepelné energie na ohřev TV: Qtuv = 12 kW

Základní údaje o stavbě
Název stavby: Informační a vzdělávací centrum EVVO - Dům stromů
Místo stavby: Areál dendrologické zahrady Průhonice
Objednatel: Výzkumný ústav Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v.v.i
Architektonický návrh: akad. arch. Aleš Brotánek, Ing. arch. Josef Smola
Odpovědný projektant: Ing. arch. Josef Smola, Projektový a inženýrský ateliér