Diploma_project_FASTU

SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA FAKULTA ARCHITEKTÚRY

Diplomová práca

Méta ekosystém, objekt v kopci.

Vedúci práce : Martin Ùhrík Mgr. Art. PhD.

Ondrej Kövér 2015

Časť Prvá

Krása

Prvá časť

spracováva postup a genézu návrhu architektúry ako takej do krajiny (prostredia) Výskum je založený na definovaní pojmu krása a jeho definíciách, vnímaní a analýzach realizovaných projektov a kompozície objektov na fotografiách v samotnom prostredí .

Vyhodnotenie kompozície objektu a plošné-percentuálne zastúpenie elementov (architektúra, prostredie pred objektom, prostredie za objektom,obloha ) na fotografii.

,,Definícia, ktorá by mala skutočne definovať krásu, nesmie byť nič viac než interpretácia pôvodu, miesta a prvkov krásy ako objektu ľudskej skúsenosti. .... Krása je symbolom mravnosti, vznešenosti poukazuje na prírodu. ´´ Immanuel Kant

Definícia KRÁSY podľa rôznych filozofických smerov

Gréci: Krása je všetko, čo lahodí zraku a sluchu, čo vzbudzuje obdiv, vyvoláva nadšenie, uznanie, záľubu. Krása je dobro.

Sokrates : Krása podľa Sokrata je primeranosť Sofisiti : Krása podľa Sofistov je to, čo je prijemné zraku a sluchu Pytagorejci : Krása podľa pytagorejcov je poriadok (TAXIS), miera, proporcia, zladenosť, harmónia. Krása je vlastnosť závisiaca od štruktúry (zostavenia, harmónie) častí a vlastnosť matematická, ktorá sa dá vyjadriť číslom (mierou, proporciou).

Xenofón: Krása podľa Xenofóna je vlastná tomu, čo plní optimálne svoj účel. Užitočné je krásne v tom, k čomu je to užitočné.

Iba vonkajší zmyslový prejav nie je dostatočným kritériom krásy, účelnosť sa napĺňa v morálke človeka.

Platón: Krása podľa Platóna obsahuje podstatné, nadčasové a to, čo podlieha premenám v čase, konvenciám a predstavám, pričom toto premenlivé určenie má svoje kritérium v absolútnej idey krásy. Jasnosť idey krásy osvetľuje aj všetku konkrétnu krásu, lúče idey krásy sú súčasťou konkrétne krásneho. Rozličné súčasti krásy sú hierarchicky usporiadané. Vrchol tejto pyramídy tvorí idea, ktorá sa delí na tri oblasti: estetickú krásu, etickú krásu a krásu, ktorá prislúcha mysleniu (noetická krása). Platón stotožňuje krásu s dobrom a pravdou, súhra týchto troch vytvára harmóniu. Len to, čo je harmonicky krásne, je samo osebe nemenné a čisté.

Albert Veľký: Krása podľa Alberta Veľkého je žiarenie formy (splendor formae).

Tomáš Akvínsky: Krása podľa Tomáša Akvinského je vlastnosť vecí, ktoré sa nám páčia, keď sa na ne dívame: krásne je to, čo sa páči v pohľade (quae visa placent), čiže v zážitku videnia; krásu tvorí hlavne úplnosť čiže dokonalosť (integritas sive perfectio), úmernosť čiže súlad, proporcia, harmónia (proportio sive consonantia) a jas, žiara (claritas).

Hegel, G. W. F.: Krása je jednota idey a zmyslového; zmyslové vyžarovanie idey.

Georga Santayana(the sense of beauty): Definícia, ktorá by mala skutočne definovať , nesmie byť nič viac než interpretácia pôvodu , miesta a prvkov krásy ako objektu ľudskej skúsenosti.

m

at e

ria

lit

a

e ni

ektúr

Veľk

ý

šA omá ia = T

ský

nuel

á ota z hust

Kant

us

ký, F .M = Do stoje vs

i én =g nu rad ya h nt ino Sa - v

ónia

e

g ro Ge

ci Gré

i

c lo

te

.F - .W a G , n l zó ge a n He m á= ó n on a ut rizn a - p ea ia id lóg no ch

harm

ad

vzhľ

by , stav

a,p výšk

m

í, for

rcia

ropo

Ema

rc

stred v pro

sa =o

= ates Sokr

kvin

opo a, pr

tre os r p

fi So

y=A lbert

or út

de

i st

archit

do

re st o pr

n

,v

=P

n

form a

né

a di

la tó

e

di

P yta gore

álne optim icia = n fó oz Xeno čel disp ú

plní

jci = pros osadenie tredi do celk a, ová prop orcia

Definície KRÁSY transformácia znenia definície do účelu architektúry

pr íro du

je na po do bň u

ob re čo d to ,

to čo je v využitia ýsledkom ú sp nejaké ho pro ešného striedk u (méd ia)

je to, čo

č to,

je vu a j b oo

ch ,du u d av pr

génia dielom

,,Ogen Richadrs a Wood vo svojom diele Základy estetiky , vymenovali šestnásť definícii krásna : ´´

, to

to

,č ov

yt v

ár ai

lú ziu

to, čo ve socialn die k žiaduc im ym efe ktom

to, čo

to, čo

sti do

vedie

k syne

to s m , čo im spro or iad stre ny duk m i o je k so on bn tak os t ťam i

j šu vy u z čo alit to, , vit u sil

tnú ivo ž e

proces plikuje ie to, čo im kej imaginác ic t a p sym

to, čo vy emóc voláva špe c iu

čo

vy vo lá

va e

m

óc ie

r

to ,

to,

no íči

ifickú

a ur

ep

m

krásna kvalitu á m o to, č

azné je výr

j čo

čo

cifi pe š á

u m or f ú ck

stézi

,,Vlastný diagram krásy aplikovannie poznatkov na návrh´´

rm fo

Gé ch nius čit arak Loc ate ter i m lné isti ies zm cké ta en mi vin y p est oh oč o , rad as ter roč as zret ný ovit elne ch os ob ť te do ré bi nu

d gri tlý ras enia y - iar rod o ž prí čnéh ie an slne ov ou bn t do sto y u po ot Na ný h m n da -h y

sť ko fic

i ec Šp

Ma ma teria l do teria ita - d živ l, st otn arn revo p e éh o c zap rirod ykl ája ný u sa

i

ým

k ns

a

ci irá p nš u - i rén by te av osť t s n zá b á do t to po us i, H zm la

e ov sl

Využitie média - prirodné med ium voda - prečer pavacie nádrže slnko - energi a slnka vietor - energi a vetra

itia,

ž valita

Ma ob ximá dis jektu lna f po u zíc - obj nkč em no ia u - sť

ty mi jek nota b o d né ho tiv ymi k je n ub tív - s bjek y o d hľa aju Vý stáv sa sy krá

Pr op

or

Časť výrazu architektúry technológie

-k redie prost m é n r Vnúto y pevný rá d výhľa

cia

-s

úl

ad

-v

yv

áž

en

os ť

Analýza realizovaných projektov .Projektov , ktoré spĺňajú požiadavky estetična aby boli považované za príklady ,,fundovanej krásnej´´ architektúry

Emanuel Kant (kritika súdnosti): Krásne je to , čo sa nám páči všeobecne bez pojmu.

Voľná krása podľa Kanta nepredpokladá pojem o tom , čim ma byť predmet a je nezávisle existujúcou krásou veci.

Fundovaná krása predpokladá takýto pojem , teda pojem , čím má byť predmet, je podmienenou krásou a je pripisovaná objektom , ktoré sú podriadené pojmu zvláštneho účelu.

Diagram plôch: 16.288%

43.416% Domy vo vinárskej lokalite Tokaj Rozlíšenie: 2253 x 1504

1.659% zložka oblohy zložka architektúry

38.636% zložka pozadie za arch. zložka prostredia pred architektúrou

Diagram plôch: 28.301%

38.776% Cubic Concrete Mountain Cabin , Švajčiarsko Architekti: Marte.Marte Architects Rozlíšenie: 4033 x 2953

5.431%

27.490% zložka oblohy zložka architektúry

zložka pozadie za arch. zložka prostredia pred architektúrou

Diagram plôch: 12.995%

34.468% Havraník-Zruby Rozlíšenie: 900 x 676

3.108%

zložka oblohy zložka architektúry

49.428%

zložka pozadie za arch. zložka prostredia pred architektúrou

Diagram plôch: 4.774%

60.483% House D Nuglar, Švajčiarsko Architekti: HHF Architects Rozlíšenie: 1000 x 466

20.223%

14.519%

zložka oblohy zložka architektúry

zložka pozadie za arch. zložka prostredia pred architektúrou

Diagram pl么ch: 47.478%

15.049% Vega Cottage , N贸rsko Architekti: Koloman Boye Rozl铆拧enie: 770 x 472

14.279%

23.192%

15.513%

55.541% Casa NL(Tunquen House) , Chile Architekti: Nicolás Lipthay Allen / L2C Rozlíšenie: 1150 x 766

4.241%

24.703%

30.381%

44.768% Valley house, Portugalsko Architekti: Julio Machado Vaz RozlĂ­ĹĄenie: 640 x 427

4.897%

19.953%

19.393%

41.942% Skyward house, Japonsko Architekti: Kazuhiko Kishimoto RozlĂ­ĹĄenie: 600 x 400

13.912%

24.751%

,,Príklad toho čo sa stane ak architektúra, ktorá bola navrhnutá ako monument krásy v prostredí sa znásobením stáva štruktúrou v prostredí. Monotónosť spôsobuje nedokonalú reflexiu prostredia ´´

,,Príklad toho čo sa stane ak architektúra, ktorá bola navrhnutá ako monument krásy v prostredí sa znásobením stáva štruktúrou v prostredí. Monotónosť spôsobuje nedokonalú reflexiu prostredia ´´

Postup navrhovania vhodnej kompozicie -arch. štruktúry 1. návrh rôznych počiatočných gridov v rovine nad terénom

Vybrané riešené územie 170mx80m Max. zastavanosť 10%

Obdĺžnikový grid

Hexagonálny grid

Trojuholníkový grid

Štvorcový grid

Postup navrhovania vhodnej kompozície- arch. štruktúry 2. premietanie bodov z rôznych gridov z roviny na terén zachovanie max zastavanosti 10% vždy rovnaký objem zastavanej plochy

Postup navrhovania vhodnej kompozície - arch. štruktúry 3. vyhodnotenie kompozície z troch kamier 1. panoráma 2. vjazd 3. v prostredí medzi budovami

Kompozícia vždy v princípe zlatého rezu Rám kamery-okno v pomere 16:9

1. kamera =panoramatický pohľad 2. pohľad pri vjazde 3.pohľad v prostredí medzi budovami

Návrh a analýza rôznych druhov štruktúr do riešeného územia .

pôdorysné usporiadanie

1. kamera =panoramatický pohľad

2. pohľad pri vjazde

3.pohľad v prostredí medzi budovami

65.483% 31.70%

zložka oblohy zložka pozadie - priroda zložka architektúry

2.870%

Návrh a analýza rôznych druhov štruktúr do riešeného územia .

pôdorysné usporiadanie

1. kamera =panoramatický pohľad

2. pohľad pri vjazde

3.pohľad v prostredí medzi budovami 63.34%

30.01%

zložka oblohy zložka pozadie - priroda zložka architektúry

6.6%

Návrh a analýza rôznych druhov štruktúr do riešeného územia .

pôdorysné usporiadanie

1. kamera =panoramatický pohľad

2. pohľad pri vjazde

3.pohľad v prostredí medzi budovami

62.98% 32.55%

zložka oblohy zložka pozadie - priroda zložka architektúry

4.46%

Návrh a analýza rôznych druhov štruktúr do riešeného územia .

pôdorysné usporiadanie

1. kamera =panoramatický pohľad

2. pohľad pri vjazde

3.pohľad v prostredí medzi budovami

62.82% 32.07%

zložka oblohy zložka pozadie - priroda zložka architektúry

5.09%

Návrh a analýza rôznych druhov štruktúr do riešeného územia .

pôdorysné usporiadanie

1. kamera =panoramatický pohľad

2. pohľad pri vjazde

3.pohľad v prostredí medzi budovami

59.15% 30.38%

zložka oblohy zložka pozadie - priroda zložka architektúry

10.45%

Časť Druhá

Technológia

Druhá časť

objasňuje možnosti využitia energie z okolitého prostredia ako zdroja energie .

V tejto časti sa zaoberám výberom a dimenzovaním správnych technológii. (využitie solárnych panelov, fotovoltaických panelov, prečerpávacích mikro-elektrárni, možnosti tvorby biomasy z vinohradu )

„Dom je stroj na bývanie“

Charles Edouard Jeanneret: Le Corbusier

Technologická časť

Na začiatku som vychádzal z počtu rezidentov 40 . Podľa výskumu v SK spotrebuje priemerný Slovak 34m3 vody za rok. 40 rezidentov dokáže vyprodukovať 1360m3 vody, ktorá môže byť zrecyklovaná a odvedená do nádrže. Pri ploche strechy 950m2 a priemernom úhrne zrážok v danej oblasti 255 mm na m2 za rok v danej oblasti dokážeme zachytávaním vody získať 242m3 ročne. V súhrne to je 1602 m3 ročne . Nami potrebné množstvo vody pretečeného za 5 hodín pri výrobe elektrickej energie pre celý komplex na 5 hodín pri danom spáde je 1000m3. Z tohto dôvodu by na počiatočne napustenie jazier bol použitý priliehajúci potok. Ďalšou časťou návrhu bolo dimenzovanie technológie na celkové pokrytie energie . Pri 1075 m2 úžitkovej plochy a spotreby celkovej energie 45 kWh/m2 čo zodpovedná domu pasívneho štandardu je ročná spotreba celkovej energie 48372 kWh . Podľa energetického úradu tvori 33% z celkovej energie energia potrebná na vykurovanie, 28% na ohrev TUV , 39% energia potrebná na pokrytie spotreby elektrospotrebičov.

GIS dáta - priemerný denný úhrn slnečného žiarenia

GIS dáta - priemerný denný úhrn slnečného žiarenia

Energia potrebná na ohrev TUV kWh/rok

Podľa výpočtov je ročne spotrebované 13544 kWh/rok na ohrev TUV. Podľa výskumu ročná spotreba teplej vody je 16,76 m3 na obyvateľa. Spotreba teplej vody počas roka, týždňa dokonca dňa je veľmi kolísavá veličina. Preto treba systém dimenzovať na najväčšiu možnú spotrebu vody ,aby bolo možne pokryť potrebu vody pri maximálnej spotrebe . Podľa výskumu je najväčšia spotreba vody v nedeľu a to 52L na človeka. Vzhľadom na počet obyvateľov potrebuje zásobník s kapacitou 3120 l (spotreba x počet obyvateľov x 1,5) . Podľa vzorca predbežného návrhu plochy solárnych kolektorov ( počet osôb * 1.5 ) je predbežná potrebná plocha kolektorov 60m2 .Vzhľadom na vyrátané hodnoty odporúčam použiť 6* systém na ohrev vody PS 3-72/400 (8,73m2, 500l zasobník,24 trubicových kolektorov, pracovná stanica SR 961 ks , expanzná nádoba 19L , cena 3850 e )

Energie potrebná na pokrytie spotreby elektrospotrebičov kWh/rok

39% z celkovej energie (18865 kWh/rok) pripadá na spotrebiče v domácnosti .

Ak toto číslo vydelíme počtom dni a hodín dostaneme hodinovú spotrebu . Na pokrytie 6 hodin potrebujeme 12921W energie pri gravitačnom zrýchlení 9,81 a prevýšení medzi jazerami 14,197 účinnosti mikro turbíny 0,7 a účinnosti generátora 0,8 dostaneme potrebný prietok 50 litrov za sekundu a výsledný výkon 2924 kW za hodinu. Vzhľadom na použitie a vykrytie spotreby počas 4 hodín boli potrebné dve jazera s potrebnou plochou 350 m2 a hĺbke 3m.

Ak by sme plánovali pokryť celú spotrebu elektrickej energie pri vzorci (plocha solárnych panelov * výkon solárneho panelu vo kWP * plocha jedného panelu * množstvo dopadnutého slnečnej energie na 1m2 ročne * koeficient strát 0,7 ) budeme potrebovať 165 m2 fotovoltaických panelov.

Veľkosť jazera podľa počtu hodín pokrytia spotreby el. energie

Parametre H- spád: 14,2 m Q- prietok: 50 l/s Účinnosť turbíny mechanická: hM = 0,7 (70%) Účinnosť generátora: hG = 0,8 Koeficient hydraulických strát prívodného potrubia: 0,75 PEL= g * Q * H * hM * hG * 0,75= PE= 9,81 * 50 *14,2 * 0,7 * 0,8 * 0,75 = 2924W hodinový výkon

Veľkosť pri 2 jazerách a hĺbke 3m

Veľkosť pri 2 jazerách a hĺbke 3m

Veľkosť pri 2 jazerách a hĺbke 3m

Pracovná doba turbíny 6hod

Pracovná doba turbíny 10hod

Pracovná doba turbíny 24hod

Rozmery jazera 13,4x13,4 m

Rozmery jazera 17,4x17,4 m

Rozmery jazera 26,8x26,8 m

Plocha jazier 360 m2

Plocha jazier 605 m2

Plocha jazier 1436 m2

Plocha fotovoltaických panelov pri 24h pokrytí spotreby el. energie http://photovoltaic-software.com/PV-solar-energy-calculation.php

Parametre Výkon fotovoltaického panelu vo kWP: 0,225 Rozmery panelu výška = 1,6m šírka = 1,0 Množstvo dopadnutej energie na 1 m2 / rok = 1250kWh/rok (http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/PVcalc.php ) Koeficient strát prenosom : 0,7 Celková plocha solárnych panelov = A Ročná pordukcia kWh = celková plocha solar. panelov x (výkon fotovoltaického p./ plocha panelu x 100 ) x množstvo dopadnutej enrgie za rok x koeficient strát 51kwh denná spotreba = [ A x {(( 0,225 / 1,6) x 100) x 1250 x 0,7 }/100 ] /365 potrebná plocha pri danom panely A = 165m2

Plocha jedneho panelu 1,6m2

Solárny panel 225Wp poly

225 Wp Rozmery

1m x 1,6m Cena 490 e

Potrebná plocha 165 m2

x 103 panelov = 49000 e

Energia potrebná na vykurovanie kWh/rok

33% celkovej spotrebovanej energie 15962kWh/rok .

Pri počítanej výške podlažia 3m je celkový vykurovaný objem 3224 m3 . Výkon kotla sa empiricky ráta ako objem objektu m3 x odhadovaný tepelný výkon (20W/m3, novostavba , zateplená ). Daným hodnotám zodpovedá kotol s výkonom 64 kW . Navrhujem kotol na pelety Defro Duo EkoPE 50kW, ktorý má účinnosť 0,92 a zásobník na 366kg (cena 5548) . Pri výhrevnosti drevených peliet 5kWh/kg účinnosti kotla 0,92 potrebujeme ročne 3470 kg peliet na pokrytie spotreby . Pri predpoklade, že 1m2 vinohradu sa dá získať 0,5kg drevených peliet je potrebná plocha vinohradu 6940m2 .

Veľkosť vinohradu podľa toho akým zdrojom paliva by bol pri úvahe , že získame 0,5kg z 1m2

Parametre Zastavaný objem X : 3224 m3 Odhadovaný tepelný výkon 1m3 : 20w MAX teplota v zime exteriéri :- 20 C MAX teplota v interiéri : 20 C Tepelný koeficient: 0.5 1Watt = 0,86 Kcal/hod Výkon kotla = Zastavaný objem x 20W = 64kW Výkon kotla = Zastavaný objem x (MaxTe -MaxTi)x Tep. koeficient/0.86 (3224 x (-20-20) x 0.5 ) / 0.86 = 70 kW Vinohrad zdrojom Dreva

Vinohrad zdrojom Rastliných brikiet

Vinohrad zdrojom Drevených peliet

Vinohrad zdrojom Drevených brikiet

Výhrevnosť kWh/kg

Výhrevnosť kWh/kg

Výhrevnosť kWh/kg

3,89

3,89

5

Výhrevnosť kWh/kg

4,44

Množstvo kg spotrebovaných ročne

Množstvo kg spotrebovaných ročne

Množstvo kg spotrebovaných ročne

Množstvo kg spotrebovaných ročne

4460

4460

3470

3907

Potrebná plocha vinohradu

Potrebná plocha vinohradu

Potrebná plocha vinohradu

Potrebná plocha vinohradu

8920 m2 Cena spotrebovaného paliva rok /e

446 e

8920 m2

6950 m2

7815 m2

Cena spotrebovaného paliva rok /e

Cena spotrebovaného paliva rok /e

Cena spotrebovaného paliva rok /e

646 e

654e

742 e

Schéma rozdelenia a fungovania energetického konceptu

Pri 1075 m2 užitkovej plochy je ročná spotreba celkovej energie 48372 kWh

39% z celk. energia je energia na pokrytie spotreby elektrospotrebičov (18865 kWh/rok)

39%

28%

Fotovoltaický panel poly 225 Wp

33% z celkovej energie je energia potrebná na vykurovanie (15962kWh/rok)

33%

165m2

x 103 panelov = 49000 e

28% z celkovej energie je energia potrebná na ohrev TUV (13544 kWh/rok )

kotol na pelety Defro Duo EkoPE 50kW

Turbína 2924W hodinový výkon

získ 0,5kg z 1m2

Dve jazerá s objemom 1815m3

Predbežná plocha solárnych kolektrov 60m2

6950 m2

Pokrytie spotreby energie v noci 6hod

6x Systém na ohrev vody PS 3-72/400

Časť Tretia

Architektúra

Tretia časť

sa venuje architektúre- objektu ako výsledku kompozície a aplikovaní technologických postupov. Je zároveň snahou preniesť vonkajšie kvality prostredia aj do vnútorného prostredia objektu.

Výsledkom je jednotka - ekosystém fungujúci a zapadajúci do prostredia.

„Architektúra, to nie je len kreslenie. Architektúra se môže písať - ako báseň alebo partitúra.“

Adolf Loos

Situรกcia

P么dorys 1 NP

P么dorys 2NP

Rez A-A´

Rez B-B´

Rez C-C´

Pohľad západný

Pohľad severný

Pohľad východny

Pohľad južný

Pohľad na budovu z južnej strany

Pohľad na budovu zo západu

Pohľad na budovu z juhovýchodu

Pohľad z interiéru na západ - pohľad na Kamzík

Pohľad cez okno na juh- pohľad do viníc

Záver

Zadanie diplomovej práce spracúva možnosti výstavby v priestore viníc nad Bratislavskou mestskou časťou Rača vo vinohradníckom hone Fajdberg. Typologicky je budova navrhovaná ako obytný celok, ktorý využíva potenciálne zdroje energie z prostredia na pokrytie vlastnej spotreby energie pri prevádzke. Objekt je výsledkom troch rozličných prístupov práce, ktoré sú navzájom prepojené. Už samotný proces návrhovania vytvára určitý systém ,ktorý sa vo výsledku stáva ekosystémom budovy.

Prvým prístupom bolo využitie poznatkov z už jestvujúcich objektov v prostredí .

Kvantifikáciu poznatkov a výsledkov o kompozícii a hmotovej skladbe som ďalej použil pri tvorbe navrhovaného objektu .

Koncept využitia energetických zdrojov z prostredia som okrem už bežných solárnych systémov obohatil o systém využívajúci vodné mikroelektrárne. Samotné zberné nádrže dotvárajú celistvosť prírodného prostredia a sú akýmsi medzistupňom medzi umelým prostredím (objektom) a prírodným prostredím (okolitá príroda, vinohrad ). Pri snahe čo najlepšie využiť danosť prostredia som navrhol možnosť využitia odrezkov z viniča na tvorbu biomasy- peliet, ktoré by sa využili v prevádzke samotného objektu.

Výsledý objekt je vhodnou reflexiou prostredia a tak vytvára spolu s ním ucelený systémekosystém.