Ecological unit of single houses in Będzin

Mateusz Dworak

doi:10.5277/arc140209

Abstract

The ecological buildings complex is located in Będzin, on the estate of Małobądzka, between Jesionowa and Lipowa streets. The buildings complex consists of semi-detached and free-standing units. The buildings are adapted for disabled people who move around in a wheelchair. The proposed buildings in a belt system on the east–west axis are shaped in such a way as to make full use of solar energy. The buildings are set, so that the residence rooms have a southern exposure. Blocks of designed houses are composed of several volumes connected by glass segments which enable communication. The main component is the core of a two-storey residential building with the attic referring to the archetype of a detached house. In accordance with the requirements of energy-saving construction, large windows and a three-storey winter garden to the south have been designed. The northern elevation is characterized only by necessary openings. A buffer system of rooms is used and the location of residence spaces from the south is achieved. The high ecological and energy saving value is achieved by a simple form of building block and by the elimination of thermal bridges. Important components of green building have been applied: heat pump systems with solar collectors, heat recovery ventilation and rainwater collection.

Full article view is only available on bigger screens.

The modern human is becoming increasingly aware of

the fact that his activity negatively influences the environ-

ment in which he lives and disturbs natural interactions

between biological systems and their surrounding envi-

ronment. As a consequence of these activities, he starts to

be a threat to himself. Therefore, environmental protection

is becoming an important issue in terms of global signifi-

cance (realisation of different programmes by governments

of particular countries) as well as in relation to an indi-

vidual (by encouraging certain behaviours and life styles).

The issues concerned with environmental protection (collo-

quially defined as ecology) refer to many areas of human

exis tence. Ecological awareness of the society is still increas-

ing. City dwellers, in particular those living in big towns, not

only want to eat and dress ecologically but they would also like

to live in accordance with nature – they want to live ecolo-

gically. Thus, ecology enters the domain of construction with

more confidence, mainly by energy efficiency. The most

important pre mises determining these issues are the following:

1) the obligation to implement the EU directive specify-

ing that the buildings ready to use as of 1

January 2021

must be characterised by almost zero energy consumption,

2014

2(38)

DOI: 10.5277/arc140209

Współczesny człowiek coraz bardziej zdaje sobie spra-

wę z tego, iż jego działalność ujemnie wpływa na oto-

czenie, w którym on żyje, i zakłóca przebieg natu ralnych

interakcji między układami biologicznymi a ota cza jącym

je środowiskiem. W konsekwencji tych działań zaczyna

zagrażać sam sobie. Ochrona środowiska staje się zatem

zagadnieniem istotnym zarówno w znaczeniu globalnym

(realizacja różnorodnych programów przez rządy posz-

cze gólnych państw), jak i w odniesieniu do jednostki

(na kłanianie do określonych zachowań i stylu życia).

Zagadnienia dotyczące ochrony środowiska natural-

nego (potocznie określane terminem ekologia) odnoszą

się do wielu obszarów bytowania człowieka. Świadomość

ekologiczna społeczeństwa stale wzrasta. Mieszkańcy

miast, zwłaszcza dużych, chcą już nie tylko ekologicznie

się odżywiać i ubierać, ale także żyć zgodnie z naturą –

chcą ekologicznie mieszkać. Ekologia wkracza zatem

coraz pewniej również w dziedzinę budownictwa, zwłasz-

cza poprzez efektywność energetyczną. Decy dują o tym

przede wszystkim dwie przesłanki:

1) zobowiązanie do wdrożenia dyrektywy unijnej ok -

reślającej, iż budynki oddane do użytkowania od 1 stycz-

Ekologiczny zespół domów jednorodzinnych w Będzinie

Ecological unit of single houses in Będzin

Prezentacje/Presentations

Praca dyplomowa/Diploma Thesis

Autor:/Author: mgr inż. arch. Mateusz Dworak

Promotor:/Professor conferring the degree: dr inż. arch. Ewa Cisek

Nagroda główna:/Main Award: Konkurs na Pracę Dyplomową II stopnia ARCHITEKTURA ENERGOOSZCZĘDNA

2013 (WA PWR pod patronatem II Konferencji Dolnośląski Dom Energooszczędny i Odnawialne Źródła Energii 2013)

Competition for Diploma Thesis II degree ENERGY-EFFICIENT ARCHITECTURE 2013 (Wrocław University of

Technology, Faculty of Architecture under the auspices of II Conference of Lower Silesian Low Energy House and

Renewable Energy Sources 2013)

Wyróżnienie:/Distinction: Konkurs Multi EKO Dom 2013/Competition Multi EKO Dom 2013

92 Prezentacje/Presentations

2) competitiveness of the new construction industry –

an improvement in the quality of life and operation cost

reduction.

Due to the aforementioned conditions it can be conclu-

ded that in the immediate future traditional construction

shall be increasingly forced out by ecological construc-

tion (in spite of higher execution costs) both in relation to

single buildings and complex of buildings.

Project idea

The main assumption underlying the formation of

a complex of houses was to make it blend in with the sur-

rounding landscape by combining it with the existing

development on the one hand and with green areas on the

other hand, which can be achieved by a transition from

the present intensive multi-family and single-family

semi-detached and terraced development to extensive

detached single-family houses.

The shape of a particular building was created with an

idea of joining a house and a garden into one unit. The

introduction of greenery into a building’s space by means

of multi-planar winter gardens as well as green roofs vis-

ibly connects these two zones, i.e. residential and garden

parts (Fig. 1).

Land development

The area included in the design was divided into plots

of various areas each depending on the type of a building.

The plots are distinguished by low fences which do not

really close but rather inform about the ownership of a gi -

ven area.

In the northern part there are semi-detached type

developments – type E (Fig. 2, 3) in order to combine

them with the existing terraced houses on one side and the

nia 2021 r. muszą charakteryzować się niemal zerowym

zużyciem energii,

2) konkurencyjność nowego budownictwa – poprawa

jakości życia i obniżenie kosztów eksploatacji.

Ze względu na powyższe uwarunkowania można

wnios kować, iż budownictwo ekologiczne będzie w naj-

bliż szej przyszłości coraz silniej wypierać budownictwo

tradycyj ne (pomimo podwyższonych kosztów wykona-

nia) zarówno w odniesieniu do budynków pojedyn czych,

jak i zespołów budynków.

Idea projektu

Głównym założeniem kształtowania zespołu domów

było wpisanie go w krajobraz, a tym samym połączenie

z jednej strony z istniejącą zabudową, a z drugiej z zie lenią,

poprzez przejście od obecnej intensywnej zabudowy wie-

lorodzinnej i jednorodzinnej bliźniaczej oraz szere gowej

do ekstensywnej zabudowy jednorodzinnej wolno stojącej.

Kształt bryły budynku powstał natomiast w oparciu

o ideę połączenia domu i ogrodu w jeden organizm.

Wpro wadzenie zieleni do przestrzeni obiektu poprzez

wie lopoziomowe ogrody zimowe, a także zielone dachy,

w widoczny sposób wiąże te dwie strefy – mieszkalną

i og rodową (il. 1).

Zagospodarowanie terenu

Opracowywany teren został podzielony na działki bu -

dowlane o zróżnicowanej powierzchni w zależności od ty pu

budynku. Działki wydzielone są przez niskie ogro dze nia,

które nie zamykają, a informują o przynależności terenu.

W pasie północnym ulokowano budynki w zabudowie

bliźniaczej – typ E (il. 2, 3), w celu połączenia z jednej stro-

ny z istniejącą zabudową szeregową, a z drugiej, z pro jek-

towaną zabudową wolno stojącą (typ A, B, C, D). Budynki

Il. 2. Elewacja E1-E1

Fig. 2. Façade E1-E1

Il. 1. Schematy ideowe: przejście od zabudowy intensywnej do ekstensywnej, połączenie domu i ogrodu w jeden organizm

Fig. 1. Schematic diagrams: transition from intensive to extensive development, combination of house and garden into one unit

Prezentacje/Presentations 93

newly designed detached houses on the other side (type

A, B, C, D). The buildings are located in a way resem-

bling a passing loop to provide better views and ensure

area ventilation.

On the edges of each complex near entrance ways

there are buildings with parts designated for services or

workshops.

There are three ‘green islands’ which constitute places

of recreation and integration for the residents along with

playgrounds for children. One such island is located in the

north of the layout among twin development buildings

while the other two are at the ends of perpend stones in

the southern part. They are connected by means of walk-

ing paths with pergolas and places to sit (Fig. 3).

The streets are illuminated by means of hybrid solar

and wind LED street lamps. Hybrid lighting is a combina-

tion of renewable energy produced by solar panels and

wind turbines. At the top of each lamp there is a photovol-

taic panel and a wind turbine with a source of light placed

below.

Each plot of land has a garage for two passenger cars

and within the fenced area under the frames near entrance

ways there are places for containers for sorting wastes.

Shape of buildings

The buildings were shaped so that they could benefit

fully from solar energy, which requires a proper orienta-

tion of the development and a southern exhibition of resi-

usytuowane są względem siebie w sposób mi

jankowy,

w celu zapewnienia lepszego widoku i przewiet rzania terenu.

Na obrzeżach zespołu, przy wjazdach do jego wnętrza

znajdują się budynki z częścią przeznaczoną na cele

usługowe bądź pracownie.

Zostały wyznaczone trzy „zielone wyspy” stanowiące

miejsca rekreacyjne i integracji mieszkańców oraz za wie-

rające place zabaw dla dzieci. Jedna z nich uloko wana

jest na północy założenia, pomiędzy budynkami w zabu-

dowie bliźniaczej, natomiast pozostałe dwie znaj du ją się

na zakończeniu sięgaczy w części połud niowej. Są one

połączone traktem spacerowym z pergolami i miejscami

do siedzenia (il. 3).

Przestrzeń ulic oświetlana jest za pomocą hybrydowych,

solarno-wiatrowych ulicznych lamp ledowych. Oświetle -

nie hybrydowe jest połączeniem energii odnawialnej pro-

dukowanej przez panele słoneczne i turbiny wiatrowe. Na

szczycie latarni zamontowany jest panel fotowoltaicz-

ny i turbina wiatrowa, poniżej znajduje się źródło światła.

Na terenie każdej działki zaplanowano dwustanowis-

kowy garaż dla samochodów osobowych, a w obszarze

og rodzenia, pod ramami, przy wjazdach na działki za -

planowano miejsce na pojemniki do sortowania odpadów.

Kształt obiektów

Obiekty ukształtowano w taki sposób, by w pełni ko -

rzystać z energii słońca, co wymaga odpowiedniej orien-

tacji zabudowy, tak aby pomieszczenia pobytowe miały

Il. 3. Zagospodarowanie terenu zespołu z rzutem przyziemia

Fig. 3. Land development of the complex with basement projection

94 Prezentacje/Presentations

ekspozycję południową. Dom energooszczędny powinien

charakteryzować się także względnie prostą bryłą bu -

dynku, ponieważ wtedy straty ciepła są naj mniej sze. Dla-

te go też elewacja północna charakteryzuje się tyl ko nie-

zbędnymi otworami (il. 4).

Bryła zaprojektowanych domów składa się z kilku ku -

batur połączonych ze sobą poprzez przeszklone segmenty

mieszczące wiatrołapy oraz przejścia, co pozwoliło na

ze wnętrzne uwidocznienie stref.

Głównym elementem jest dwukondygnacyjny trzon

mieszkalny z użytkowym poddaszem nawiązujący do

archetypu domu jednorodzinnego. Kształt ten podkreślony

jest na elewacji wschodniej i zachodniej poprzez kolorowe

pięciokątne ramy. Z jednej strony okalają całą ścianę,

a z drugiej powielają kształt ogrodu zimowego miesz czą -

cego się w przestrzeni poddasza (il. 5). Od strony po łud nia

zastosowano pas szklanej elewacji, za którą znajduje się

dwukondygnacyjny ogród zimowy (il. 6), a w budyn kach

w zabudowie bliźniaczej dwukondygnacyjna jadalnia.

Bryły mieszczące garaże i pracownie są przekryte zie-

lo nymi dachami, przy których dodatkowo w budynkach

typu A i B zaprojektowano nasypy wydzielające przestrzeń

prywatną ogrodu.

W obrębie wejść zlokalizowano ramę łączącą trzon

główny z garażem, tworząc tym samym zadaszenie, które

łączy się ze szklanymi panelami nad wejściem do bu -

dynku. Podobne ramy zlokalizowano także nad wyjściami

z salonu oraz przy wejściu do pracowni w domach typu B.

Nad drewnianym tarasem zlokalizowanym przy salonie

rozciąga się tkanina, za pomocą której można re gulować

ilość światła słonecznego docierającego za rów no na taras,

dence rooms. A low-energy house should be also charac-

terised by a relatively simple shape, which results in the

smallest heat losses. Therefore, the northern façade has

only necessary openings (Fig. 4).

The shape of the designed buildings consists of a few

structures connected with one another by means of glaz-

ing segments with vestibules and passages, which has

made it possible to highlight the zones externally.

A two-storey residential core along with a usable attic

which refers to the archetype of a single-family detached

house constitutes the main element. This shape is empha-

sised on the eastern and western façade by colourful pen ta-

gonal frames. They surround the whole wall on the one

side, whereas on the other they duplicate the winter garden

shape which is situated in the attic (Fig. 5). On the southern

side there is a belt of glass façade beyond which a two-

storey winter garden is located (Fig. 6), while a two-storey

dining-room is situated in the semi-detached buildings.

Structures with garages and workshops are covered

with green roofs near which, in buildings of A and B type,

embankments which separate a private garden area were

additionally designed.

Within the area of entrances a frame that connects the

main core with the garage was located and in this way it

formes a roofing which is connected with glass panels

above the entrance of the building. Similar frames were

also situated above the exits from the living room and

near the entrance to the workshop in houses of type B.

Above the wooden terrace near the living room there is

a fabric by means of which it is possible to regulate the

amount of sunlight that comes to the terrace as well as to

Il. 4. Elewacja E2-E2

Fig. 4. Façade E2-E2

Il. 6. Elewacja E3-E3

Fig. 6. Façade E3-E3

Il. 5. Elewacja E4-E4

Fig. 5. Façade E4-E4

Prezentacje/Presentations 95

the inside of the room. Apart from functioning as a roof,

the frames form a sort of a buffer between the interior and

exterior of the house.

There are ramps at residential buildings due to which

they are accessible to disabled people using wheelchairs.

Functional and spatial system

A complex of buildings forms a band system where

houses are located in such a way so that each of them is

surroun ded by deciduous trees from the southern side.

Thanks to this solution buildings are sheltered from the

sun in summer and unsheltered in winter when trees are

without leaves (Fig. 7).

Taking into account insolation and temperatures inside,

the rooms in the buildings were grouped into three zones,

i.e. residential, entrance and garage which is not heated.

The residential part is also separated from the workshop

in the building of type B. Entrances to the buildings,

which also constitute vestibules, are situated in connec-

tors between the residential and garage parts.

On the ground floor in the residential part there is a com-

mon zone which consists of a kitchen with a pantry, con-

nected with a dining room, a living room with a centrally

situated fireplace, a two-storey winter garden on the south-

ern side and a library (a guest room), a bathroom as well as

a technical and economic room on the northern side (Fig. 8).

In the building of type B in a separate segment there is

a work shop, a separate toilet accessible from the vestibule and

an auxiliary room. The workshop’s interior constitutes an

undivided room and it is lighted by roof windows giving

scatte red light as well as by glazing on the eastern and western

side which enable contact with nature and the surroundings.

On the first floor there are rooms for individual use.

A pa rents’ bedroom which is connected with a bathroom

jak i do wnętrza pomieszczenia. Ramy oprócz zadaszenia

tworzą także pewnego rodzaju bufor pomiędzy wnętrzem

a zewnętrzem domu.

Do wejść budynków mieszkalnych prowadzą rampy,

dzięki czemu są one dostępne dla osób niepełnosprawnych

poruszających się na wózku inwalidzkim.

Układ funkcjonalno-przestrzenny

Zespół budynków tworzy układ pasmowy, w którym do -

my usytuowane są tak, aby każdy z nich od strony po łud nio-

wej obsadzony był drzewami liściastymi. Dzięki te mu za bie-

gowi obiekty są osłonięte przed słońcem w ok re sie let nim,

a odsłonięte w okresie zimowym, gdy opad ną liście (il. 7).

Uwzględniając nasłonecznienie oraz temperatury pa nu -

jące wewnątrz, pomieszczenia w obiektach pogrupo wa no

na trzy strefy: mieszkalną, wejściową i garażową, która nie

jest ogrzewana. Rozdzielona została także część mieszkal-

na od pracowni w budynku typu B. Wejścia do budynków

zo stały ulokowane w łącznikach pomiędzy częś c i ą miesz-

kalną i garażową. Łączniki te stanowią tak że wia trołapy.

Na parterze, w części mieszkalnej mieści się strefa wspól -

na, na którą składają się kuchnia ze spiżarką połą czona

z ja dalnią, salon z centralnie umieszczonym komin kiem,

dwukondygnacyjny ogród zimowy od południa oraz bib-

lioteka (pokój dla gościa), łazienka i pomieszczenie tech-

niczno-gospodarcze od północy (il. 8).

W budynku typu B, w oddzielnym segmencie znajduje

się pracownia, oddzielny wc dostępny z przedsionka oraz

pomieszczenie pomocnicze. Wnętrze pracowni jest jed-

noprzestrzenne, całość doświetlają okna dachowe dające

rozproszone światło, a także przeszklenia od wschodu

i za chodu umożliwiające kontakt z otoczeniem i naturą.

Na piętrze znajdują się pomieszczenia użytkowania

indywidualnego. Od wschodu usytuowano sypialnię ro -

Il. 7. Perspektywa zespołu od

strony południowej

Fig. 7. Perspective of the com-

plex from the south

96 Prezentacje/Presentations

dzi ców połączoną z łazienką oraz garderobą (typ B bez

oddzielnej garderoby). Od strony zachodniej umieszczo-

no sypialnie dzieci. Posiadają one antresole z miejscem

do spania. Na tej samej kondygnacji, od strony północnej,

usytuowana jest także łazienka.

Na ostatniej kondygnacji, będącej poddaszem, uloko-

wano ogród zimowy z rozsuwanym, przeszklonym da -

chem. Oferuje on dodatkowe miejsce do pracy i wypo-

czynku dla domowników oraz w połączeniu z „dolnym”

dwukondygnacyjnym ogrodem zimowym daje możliwość

stworzenia oazy zieleni z całorocznym ogródkiem.

Zieleń wprowadzona do wnętrza budynków w postaci

trzypoziomowego ogrodu zimowego poprawia mikrokli-

mat w ich wnętrzu. Rozwiązanie to stwarza również tzw.

pasywny grzejnik dla domu w okresie zimowym oraz

możliwość wzmożenia naturalnej, grawitacyjnej wentyla-

cji w okresie letnim, dzięki wprowadzeniu ogrodu zimo-

wego także na poziomie poddasza (il. 9).

Przyjęty system budowlany

W projekcie zastosowano bloczki wapienno-piaskowe.

Naturalne surowce użyte do produkcji ww. elementów

wy stępują w obfitości na powierzchni ziemi. Proces pro-

and a built-in wardrobe (type B without a separate ward-

robe) is situated on the eastern side. Children’s bedrooms

are on the western side. They have mezzanines with

sleeping places. The bathroom is situated on the same

storey on the northern side.

On the last attic storey there is a winter garden with

a retractable glass roof. It offers an additional place for

work and rest for householders and in connection with

a “lower” garden gives a possibility of arranging a green

oasis with a small year-round garden.

The plants, which are introduced into the buildings’ inte-

riors in the form of a three-storey winter garden, im prove the

microclimate inside. This solution also forms the so called

passive heater for the house in winter and a possibility of

increasing the natural and gravitational ventilation in summer

due to the winter garden situated on the attic storey (Fig. 9).

Adopted construction system

Sand and lime blocks were used in the project. Natural

resources which were employed for the production of the

above mentioned elements occur on the earth surface in

abundance. The production process does not require any

rare components. Thanks to this, they have the lowest

Il. 8. Dom A – rzut parteru, rzut I piętra, rzut II piętra

Fig. 8. House A – ground floor projection, first floor projection, second floor projection

Prezentacje/Presentations 97

natural radioactivity among all construction materials.

Moreover, the lime contained in the wall blocks has anti-

bacterial properties [1].

Silicates have features which are conducive to the

energy-efficient construction industry. Firstly, due to their

massive structure they excellently accumulate heat. Se -

condly, they show perfect features of suppressing sounds.

This is particularly important when designing modern

architecture where large open spaces occur. An ability to

regulate the room’s humidity has also some significance

– transfer of vapour is high at high humidity, whereas low

at low humidity [2], [3].

External and internal supporting walls, which are

placed on reinforced concrete slabs, are isolated from the

foundation wall by means of plinth insulation concrete

blocks. Apart from shifting the weight of the structure

they enable eliminating thermal bridges on the joint with

the foundation wall (Fig. 10).

44 cm thick two-layer exterior walls equalling to

a 24 cm lime-sand block as well as 20 cm thick mineral

wool panels made of rock fibres were applied in the pro-

ject. The value of heat transfer coefficient U for exterior

partitions is U = 0.14 [W/m

K].

dukcyjny nie wymaga żadnych rzadkich komponentów.

Dzięki temu mają one najniższą pro mie nio twórczość

naturalną spośród wszystkich materiałów bu dowlanych.

Ponadto wapno zawarte w blokach ściennych ma właś-

ciwości bakteriobójcze [1].

Silikaty posiadają cechy sprzyjające budownictwu

energooszczędnemu. Po pierwsze, dzięki masywnej

struk turze świetnie akumulują ciepło. Po drugie, wykazują

doskonałe właściwości tłumienia dźwięków. Jest to szcze-

gólnie ważne przy projektowaniu nowoczesnej architek-

tury, gdzie często występują duże przestrzenie otwarte.

Nie bez znaczenia jest także zdolność regulacji wilgotności

pomieszczenia – przenikanie pary wodnej jest duże przy

wysokiej wilgotności, natomiast niskie przy wilgotności

małej [2], [3].

Ściany nośne zewnętrzne i wewnętrzne stawiane na

płycie żelbetowej są izolowane od muru fundamentowe-

go warstwą cokołowych pustaków izolacyjnych. Oprócz

przeniesienia obciążenia konstrukcji umożliwiają wyeli-

minowanie mostków termicznych na styku ze ścianą fun-

damentową (il. 10).

W projekcie zastosowano ściany zewnętrzne dwu-

warstwowe o grubości 44 cm, równej grubości bloczka

Il. 9. Perspektywy: ogród zimowy – drugi i trzeci poziom, strefa wejściowa, strefa ogrodowa

Fig. 9. Perspectives: winter garden – second and third level, entrance zone, garden zone

98 Prezentacje/Presentations

Gable pitched roofs with a pitch angle of 30 ° were

used in the project. The adopted angle lets the snow fall

without problems and it also enables fixing solar collec-

tors. I-beam rafters constitute the roof framing. This kind

of framing has much higher thermal insulation in com-

parison with traditional technologies. Thanks to 10 mm

thick webs the thermal bridges, which commonly occur in

traditional constructional elements made of solid wood,

were reduced [4].

The roof insulation is made of 30 cm thick glass wool

which is fixed between rafters. In order to eliminate ther-

mal bridges the insulation must be continuous. Therefore,

additional thermal insulation in the form of insulation

panels should be used on the surface of rafters as well as

under them.

The employed technical installations

facilitating energy efficiency and ecology

Mechanical ventilation with heat recovery

and ground heat exchanger

On average, 70% of the total energy is used to heat

a house. Along with the air that escapes from the house,

heat is lost as well. In low-energy construction, where

tightness of buildings is high and airing through crevices

and leakages is insignificant, it is necessary to ensure

appropriate ventilation that enables reduction of heat

losses that takes place when the air escapes.

The proposed system of ventilation in the designed

houses is an intake-outlet system with a recuperator accom-

panied by GWC – a ground heat exchanger (Fig. 10). Its

task is to initially heat or cool the air that is collected [5].

This system operates both ways – in winter it ensures

a heat recovery from the removed air while in summer

a re covery of coolness is enabled that protects the house

from quick overheating. The basic principle in this instal-

lation consists in provision of exhausts from rooms of

greater humidity such as a toilet, bathroom or kitchen and

provision of air supply systems for the living room, bed-

room, dining room or study.

To distribute air, polyethylene ventilation ducts are

used. They are aerodynamic, safe, hygienic and odourless

and their interior parts were made from an antistatic and

antibacterial material. Their sizes are small – 63 mm in

diameter, therefore the whole installation can be hidden

almost totally in the raw concrete floor layer [6].

Heat pump with solar collectors

This system is responsible for preparing warm usable

water and supplying the central heating installation.

A heat pump is a low-temperature device which ope-

rates basing on typical physical transformations such as

evaporation, compression, condensation and depressurisa-

tion. To make it work, it is necessary to supply a small

amount of energy to drive the compressor. The device

consists of elements that make up a closed system in which

an ecological agent circulates undergoing changes from

a liquid to a gas form and vice versa causing a flow of heat

wapienno-piaskowego grubości 24 cm oraz płyty z wełny

mineralnej z włókien skalnych o grubości 20 cm. Wartość

współczynnika przenikania ciepła U dla przegród ze -

wnętrz nych wynosi U = 0,14 [W/m

K].

W projekcie zastosowano dachy skośne, dwuspadowe

o kącie nachylenia połaci 30 °. Przyjęty kąt umożliwia

bezproblemowe opadanie śniegu, jak również instalację

kolektorów słonecznych. Konstrukcję dachu stanowią

krokwie będące belkami dwuteowymi. Konstrukcja ta ma

dużo większą izolacyjność cieplną w porównaniu z trady-

cyjnymi technologiami. Dzięki małej grubości środnika,

10 mm, zostały zredukowane mostki cieplne powszechnie

występujące w tradycyjnych elementach konstrukcyj nych

z drewna litego [4].

Izolację dachu stanowi wełna szklana grubości 30 cm

mocowana pomiędzy krokwiami. Aby wyeliminować

most ki termiczne, termoizolacja musi być ciągła. Dlate -

go też należy położyć dodatkową izolację termiczną na

wierz chu krokwi w postaci płyt izolacyjnych, a także pod

krokwiami.

Zastosowane instalacje techniczne

sprzyjające energooszczędności i ekologii

Wentylacja mechaniczna z odzyskiwaniem ciepła

i gruntowym wymiennikiem ciepła

Na ogrzanie domu zużywa się średnio około 70%

po bieranej energii. Wraz z powietrzem, które uchodzi z do -

mu, tracone jest również ciepło. W budownictwie ener go-

osz czędnym, gdzie szczelność budynków jest duża, a wie -

t rze nie przez szczeliny i nieszczelności jest niewielkie,

na leży zadbać o odpowiednią wentylację umożliwiającą

og rani czenie strat ciepła wraz z uciekającym powietrzem.

System wentylacji zaproponowany w projektowanych

domach to układ nawiewno-wywiewny z rekuperatorem

uzupełniony o GWC – gruntowy wymiennik ciepła

(il. 10). Zadaniem GWC jest wstępne ogrzanie lub schło-

dzenie pobieranego powietrza [5].

Układ taki działa w dwie strony – zimą zapewnia od -

zysk ciepła z powietrza usuwanego, latem następuje tzw.

odzysk chłodu zabezpieczający dom przed szybkim

przegrzewaniem się. Podstawową zasadą w takiej insta-

lacji jest wykonanie wywiewów z pomieszczeń o większej

wilgotności, takich jak ubikacja, łazienka czy kuchnia,

oraz wykonanie nawiewów do salonu, sypialni, jadalni

czy gabinetu.

Do dystrybucji powietrza wykorzystuje się polietyle-

nowe przewody wentylacyjne. Są one aerodynamiczne,

bezpieczne, higieniczne i bezzapachowe, a ich wewnętrzna

warstwa została wykonana z antystatycznego i antybak-

teryjnego tworzywa. Mają niewielkie wymiary – średnica

równa 63 mm, dzięki temu możliwe jest całkowite ukry-

cie instalacji w wylewanej warstwie stropu [6].

Pompa ciepła z kolektorami słonecznymi

Układ ten jest odpowiedzialny za przygotowanie ciep-

łej wody użytkowej oraz zasilanie instalacji centralnego

ogrzewania.

Prezentacje/Presentations 99

Pompa ciepła jest urządzeniem niskotemperaturowym

działającym w oparciu o typowe przemiany fizyczne:

parowanie, sprężanie, skraplanie oraz rozprężanie. Dzia-

łanie pompy wymaga dostarczenia niewielkiej ilości ener-

gii elektrycznej do napędu sprężarki. Urządzenie składa

się z elementów tworzących zamknięty układ, wewnątrz

którego krąży ekologiczny czynnik pod le ga jący przemia-

nom z postaci ciekłej na gazową i odwrotnie, powodując

przepływ energii cieplnej ze źródła dolnego do górnego.

Dolnym źródłem może być grunt z umieszczonymi w nim

sondami, natomiast źródłem górnym jest instalacja grzew-

cza, którą w projekcie sta nowi ogrzewanie podłogowe

(ogrzewanie niskotemperaturowe) – w połączeniu z nim

pompa uzyskuje największą skuteczność [5]. Układ ten

energy from the lower source to the upper one. The lower

one can be the ground with probes placed there whereas

the upper source is a heating installation which, according

to the design, is under-floor heating (low-temperature

heating) – when combined with it, the pump reaches its

greatest efficiency [5]. This system is supported by an in -

stallation of vacuum pipe solar collectors.

Rainwater harvesting

More than 50% of drinking water can be saved by

using properly filtrated and kept rainwater for various

applications such as washing, flushing the toilet, washing

the car or washing floors, etc.

Il. 10. Dom A – przekrój B-B,

schematy rozwiązań i instalacji

technicznych

Fig. 10. House A – Section B-B,

diagrams of technical solutions

and installations

100 Prezentacje/Presentations

Rainwater in itself is very clean and free from bacteria,

however, it is contaminated the moment it flows down the

roof surface. The quality of rainwater mainly depends on

the roof surface type – the best roofs are those covered

with ceramics, concrete or metal sheet; those covered

with plants are less useful, while the roofs covered with

asbestos or bitumen sheeting are totally unsuitable.

Therefore, the water collected in gutters and transported

by pipes has to be purified from all impurities by a system

of filters and then to find its way to an underground tank

where it is kept [7] (Fig. 10).

Lighting and insolation

In each room which is designed for residential pur-

poses there are maintained proportions of the size of

windows in the door frame to the size of rooms in the

relation of at least 1:8.

The project uses an aluminium system of windows and

external doors which are characterised by a very good heat

transfer coefficient (even ≤

0.8 W/m²K). This system has

some advantages resulting from aluminum window systems

such as, for example stability, diversity of surfaces, strength

and durability as well as excellent insulation properties [8].

Both windows and doors are installed in accordance

with a warm assembly principle, i.e. in the insulating wall

layer with avoidance of thermal bridges at the interface of

the windows and the wall.

Summary

The project of an ecological complex of buildings con-

stitutes an attempt to create a place that is characterised

by good low-energy and ecological properties in the

urban environment. It shows a clear, belt arrangement of

the estate. It includes buildings of diverse systems, which

leads to attracting a wide range of potential customers.

The estate meets all the requirements of a place that is

friendly to disabled persons who wish to live here. The

houses for people who move with the use of wheelchairs

are situated on external plots of land.

The arrangement of the estate facilitates integration of

its residents. In its common space there are three ‘green

islands’ constituting places of recreation and playgrounds

for children.

Green areas play a special role here. Greenery around

the buildings serves as a buffer protecting against ex ce-

ssive overheating in summer whereas greenery intro-

duced into the buildings’ interiors in the form of a three-

level winter garden improves the microclimate in the

interiors. Moreover, the winter garden also constitutes an

additional place for work and relaxation for residents

and provides possibilities of creating a green oasis with

a year-round garden for cultivating flowers, vegetables

and fruits. This solution can also be seen as a sort of

a passive heater for the house in winter periods and a po -

ssi bility of gravitational ventilation in summer due to the

introduction of a winter garden also on the attic storey.

Translated by

Bogusław Setkowicz

wspomagany jest przez in stalację próżniowych rurowych

kolektorów sło necz nych.

Odzysk wody deszczowej

Ponad 50% wody pitnej można zaoszczędzić, wykorzy-

stując do wielu zastosowań (pranie, spłukiwanie wc, pod-

lewanie ogrodu, mycie samochodu, mycie podłóg itp.)

odpowiednio filtrowaną oraz przechowywaną deszczówkę.

Woda deszczowa sama w sobie jest bardzo czysta

i wol na od zarazków, jednak przez spłynięcie po po -

wierzchni dachu ulega zanieczyszczeniu. Jakość wody

deszczowej zależy głównie od rodzaju powierzchni dachu

– najlepsze są dachy o pokryciu ceramicznym, betono-

wym lub blaszanym, mniej przydatne są dachy pokryte

roślinnością, nieprzydatne – dachy pokryte płytami azbe-

stowymi lub papą bitumiczną. Dlatego też przechwycona

przez rynny i transportowana rurami spustowymi woda

deszczowa musi zostać oczyszczona z grubych i drob-

nych zanieczyszczeń przez układ filtrów, aby trafić

następnie do podziemnego zbiornika, gdzie jest przecho-

wywana [7] (il. 10).

Oświetlenie i nasłonecznienie

W każdym z pomieszczeń, które jest przeznaczone na

pobyt ludzi, zachowano proporcje wielkości okien

w świet

le ościeżnicy do powierzchni pomieszczenia w sto-

sunku co najmniej 1:8.

W projekcie zastosowano aluminiowy system okienny

oraz drzwi zewnętrzne, które mają bardzo dobry współ-

czynnik przenikania ciepła (nawet ≤ 0,8 W/m²K). Łączą

one w sobie takie zalety aluminiowych systemów okien-

nych, jak między innymi: stabilność, różnorodność po -

wierzch ni, wytrzymałość oraz trwałość, zapewniając jed-

nocześnie znakomite właściwości izolacyjne [8].

Zarówno okna, jak i drzwi są montowane zgodnie

z za sadą ciepłego montażu, a więc w izolacyjnej warst -

wie ściany, bez mostków termicznych na styku okien

i muru.

Podsumowanie

Projekt ekologicznego zespołu budynków stanowi pró-

bę utworzenia miejsca o wysokich właściwościach ener-

go oszczędnych i ekologicznych w środowisku miej skim.

Przedstawia przejrzysty, pasowy układ osiedla. Za wiera

obiekty o zróżnicowanym programie, co sprzyja za in te re-

sowaniu przez szerokie grono odbiorców.

Osiedle spełnia wymagania stawiane obiektom prze-

zna czonym do zamieszkiwania przez osoby nie peł no-

sprawne. Domy dla mieszkańców poruszających się na

wóz kach inwalidzkich znajdują się na zewnętrznych

dział kach.

Układ osiedla sprzyja integracji mieszkańców. W prze-

strzeni wspólnej ulokowano trzy „zielone wyspy” sta no-

wiące miejsca rekreacyjne i place zabaw dla dzieci.

Szczególną rolę odgrywają obszary zielone. Zieleń

wo kół budynków stanowi bufor przed nadmiernym prze-

grzewaniem w okresie letnim, natomiast zieleń wprowa-

Prezentacje/Presentations 101

dzona do wnętrza budynków, w postaci trzypoziomowego

ogrodu zimowego, poprawia mikroklimat w ich wnętrzu.

Ogród zimowy stanowi też dodatkowe miejsce pracy

i wy poczynku dla mieszkańców oraz daje możliwość

stwo rzenia oazy zieleni z całorocznym ogródkiem do ho -

Bibliografia /References

Streszczenie

Ekologiczny zespół domów jednorodzinnych zlokalizowany jest w Będzinie, na terenie osiedla Górki Małobądzkie pomiędzy ulicami Jesionową

i Lipową. Składa się z budynków w zabudowie bliźniaczej, wolno stojących, mieszczących pracownie oraz przystosowanych dla osób nie-

pełnosprawnych poruszających się na wózku inwalidzkim. Projektowane budynki w układzie pasmowym na osi wschód–zachód ukształtowano

w taki sposób, by w pełni korzystać z energii słońca. Zabudowę ustawiono tak, aby pomieszczenia pobytowe miały ekspozycję południową.

Bryły zaprojektowanych domów składają się z kilku kubatur połączonych ze sobą poprzez przeszklone segmenty mieszczące wiatrołapy oraz przejś-

cia. Głównym elementem jest dwukondygnacyjny trzon mieszkalny z użytkowym poddaszem nawiązujący do archetypu domu jednorodzinnego.

Zgodnie z wymogami budownictwa energooszczędnego zaprojektowano duże przeszklenia oraz trzypoziomowy ogród zimowy od strony

południowej. Elewacja północna charakteryzuje się natomiast tylko niezbędnymi otworami. Zastosowano buforowy układ pomieszczeń z usytuo-

waniem pomieszczeń pobytowych od południa.

Wysokie walory ekologiczne i energooszczędne osiągnięto dzięki prostej bryle budynku i likwidacji mostków termicznych. Ważnymi elementami

są także zastosowane instalacje: pompy ciepła z kolektorami słonecznymi, wentylacja z odzyskiem ciepła, a także instalacja do gromadzenia wody

deszczowej.

Słowa kluczowe: architektura ekologiczna, ekologia, dom energooszczędny, dom jednorodzinny

Abstract

The ecological buildings complex is located in Będzin, on the estate of Małobądzka, between Jesionowa and Lipowa streets. The buildings complex

consists of semi-detached and free-standing units. The buildings are adapted for disabled people who move around in a wheelchair. The proposed

buildings in a belt system on the east–west axis are shaped in such a way as to make full use of solar energy. The buildings are set, so that the resi-

dence rooms have a southern exposure.

Blocks of designed houses are composed of several volumes connected by glass segments which enable communication. The main component is the

core of a two-storey residential building with the attic referring to the archetype of a detached house.

In accordance with the requirements of energy-saving construction, large windows and a three-storey winter garden to the south have been designed.

The northern elevation is characterized only by necessary openings. A buffer system of rooms is used and the location of residence spaces from the

south is achieved.

The high ecological and energy saving value is achieved by a simple form of building block and by the elimination of thermal bridges. Important

components of green building have been applied: heat pump systems with solar collectors, heat recovery ventilation and rainwater collection.

Key words: ecological architecture, ecology, energy saving house, single family house

[1] Katalog produktów Silka i Ytong, System 20 Plus, Xella Polska,

Warszawa 2009.

[2] Markiewicz P., Matysek P., Projektowanie architektoniczne i kon-

strukcyjne w systemie YTONG, Xella Polska, Warszawa 2008.

[3] Nowoczesne i energooszczędne domy z bloczków SILKA, http://

www.decoartel.pl/architektura/modules/dom/item.php?itemid=6

[accessed: August 2013].

[4] Belka dwuteowa Kronopol I-Beam, http://mdb.kronopol.pl/Belki-

dwuteowe/Produkt [accessed: August 2013].

[5] Wnuk R., Instalacje w domu pasywnym i energooszczędnym, Prze-

wodnik Budowlany, [b.m.w.], 2007.

[6] Nowoczesne polietylenowe przewody R-Vent Flex, http://www.reku-

peratory.pl/oferta/sposoby-dystrybucji-powietrza/inteligentny-sys-

tem-r-vent-flex [accessed: August 2013].

[7] http://www.powode.pl/ [accessed: August 2013].

[8] http://www.schueco.com [accessed: August 2013].

dowli kwiatów, warzyw i owoców. Rozwiązanie to stwa-

rza również tzw. pasywny grzejnik dla domu w okresie

zimowym oraz możliwość grawitacyjnej wentylacji

w ok resie letnim, dzięki wprowadzeniu ogrodu zimowe-

go także na poziomie poddasza.

Ekstensywny zielony dach, poziome turbiny

wiatrowe i osłony przeciwsłoneczne

w postaci paneli fotowoltaicznych na obiekcie

usługowym NetZero w Dockside Green

w Victorii w Kanadzie (fot. A. Bać, 2011)

Extensive green roof, horizontal wind turbines

and anti-solar covers in the form of photovoltaic

panels on the NetZero service facility

in Dockside Green in Victoria, Canada

(photo by A. Bać, 2011)