Dům Franka Gehryho – vnitřní stínění jako součást větracího systému

Dům známého architekta Franka Gehryho (laureát Pritzkerovy ceny, autor mj. Tančícího domu v Praze) ve všech ohledech odráží jedinečnost architektury svého majitele. Pozoruhodný je i důraz kladený na koncept kvality vnitřního prostředí již od počátku návrhu objektu. Tento přístup umožnil realizačnímu týmu navrhnout rodinný dům o celkové podlahové ploše 836 m2 (včetně domu pro hosty), který poskytuje v podmínkách středozemního klimatu vysoký vnitřní teplotní komfort bez použití konvenční klimatizace.

Rodinný dům je umístěn na pozemku nacházejícím se na jihovýchodním okraji Rustic Canyon v Santa Monice v Kalifornii. Je ohraničen sousedními obytnými pozemky v ose SV-JZ na cca 42 m a dvěma ulicemi v SZ-JV na ose do cca 72 m. Okolní budovy jsou vysoké 2 – 3 podlaží a v kombinaci se sklonem kaňonu nabízí pozemek nerušený výhled na Tichý oceán.

Hlavní dům, který se nachází v severozápadní části pozemku, je rozdělitelný na jádro a čtyři křídla. Budova má poměrně složitou geometrii charakteristickou pro autora a majitele Franka Gehryho. Většina západně orientovaných fasád s výhledem na oceán a také střechy obývacího pokoje a jídelny v hlavní budově jsou prosklené.

Pro zajištění vnitřního komfortu při minimalizaci spotřeby energie a dopadu na životní prostředí je využívána celá řada opatření. Z pohledu stínící techniky je z nich ale nejzajímavější právě využití vnitřního stínění jako součásti větracího systému. Venkovní stínění dle architektonického záměru nepřicházelo do úvahy. Minimalizace tepelných zisků si vzhledem k velké míře prosklení západních fasád a střech vyžadovala v prvním kroku použití vysoce selektivního skla.

V případě, že ostatními systémy budovy (chlazení gravitačními stěnami, chlazení podlahou, větrání) nedostačuje k udržení požadované vnitřní teploty, aktivuje se solární komín. Ten vznikne za prosklenými prvky zatažením screenových rolet s nízko emisní úpravou povrchu směrem k interiéru. Tepelné zisky se tak začnou hromadit v prostoru mezi zasklením a vnitřním stíněním, odkud jsou po otevření klapek přirozeně odvětrány. Díky nízko emisní úpravě rolety se snižuje i operativní teplota v interiéru a teplotní komfort se zvyšuje ještě víc.

Provoz domu je kontinuálně monitorován. Pro ilustraci výkonu systému je představeno měření teplot a některých charakteristik systému pro hlavní ložnici (umístěnou v jádru hlavní budovy v 1. patře) 5. června 2018. Je třeba zmínit, že na základě požadavků uživatelů byly některé funkce automatického systému deaktivovány. Jednou z těchto funkcí je automatické otevírání oken, když uživatelé tvrdí, že hluk při otevírání a zavírání byl rušivý během noci nebo společenských akcí.

Graf ukazuje teplotu okolí, teplotu sálavé podlahové desky, jakož i teplotu vzduchu v místnosti a provozní teploty. Ukazuje také, zda je v té době v provozu sálavá podlahová deska a gravitační stěny. Okna byla otevřená manuálně v čase od 20:15 do 21:15. Z grafu je patrné zvýšení teploty prostoru zejména v odpoledních hodinách kvůli hromadění teplého vzduchu v horní části budovy. Tím se aktivuje sálavá podlahová deska. Protože to nestačí k zastavení zvyšování vnitřních teplot, aktivuje se i gravitační stěna. Ani jeden z těchto kroků nebyl schopen zastavit zvyšování teploty vnitřního vzduchu, která dosáhla přibližně 30 ° C. Díky zablokované automatické regulaci ventilace je potenciál volného chlazení venkovní teploty s maximem 22 ° C nevyužitý.

Ručním otevřením oken večer se využil oceánský vánek a začalo rychlé ochlazení místnosti. Vzhledem k profilu užívání místnosti ložnice nejsou odpolední vyšší teploty kritické. Měření ukazuje, že původně navržený koncept a systém má potenciál poskytnout pohodlné vnitřní prostředí bez klimatizační jednotky při automatickém provozu. Ovládání systémů musí být naladěno splnit svůj původní účel při splnění preferencí uživatele.

Závěr: spolupráce týmu pro energetické koncepce a architekta může vést k funkčnímu vnitřnímu prostředí se systémem bez dopadu na architektonickou kvalitu domu. Zároveň tato spolupráce umožňuje efektivní propojení jednotlivých systémů domu do funkčního celku.

Zdenko Malík, UCEEB ČVUT

Článek vychází z konferenční publikace: Schuler, M., K. Dvořáková, a Z. Malík. „A Zero Energy House for and by Frank Gehry“. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 290 (červen 2019): 012108. https://doi.org/10.1088/1755-1315/290/1/012108.