Studium přírodních procesů na molekulární úrovni nám ukázalo, že tyto procesy se inherentně vyvíjejí podél energeticky nejvýhodnějších cest, což vede k pozoruhodné efektivitě. S touto zásadou naše instituce klade velký důraz na efektivitu a minimalizaci spotřeby energie. Inspirujeme se vnitřní účinností přírody a snažíme se tyto principy začlenit do naší budovy.
Návrh naší budovy čerpá inspiraci z architektury „zemělodi“ konceptu, který představil architekt Michael Reynolds. Reynolds věnoval svůj život konstrukci domů z recyklovaných materiálů, zcela nezávislých na konvenčních inženýrských sítích. Jeho průkopnická práce získala uznání za vývoj soběstačného, ekologického bydlení hluboce zakotveného v harmonii s přírodou, minimalismu a maximálnímu využití místních a přírodních materiálů.
V naší budově jsme adoptovali charakteristický „U“-čkový půdorys zemělodi doplněný skleněným průčelím obráceným k jihu. Součástí průčelí je skleník omezující tepelné ztráty skleněnou plochou. Dále jsem učinili odchylky od původního návrhu Reynoldse zejména v oblasti izolace a podzemního umístění naší budovy.
Rozhodnutí postavit naši budovu zcela pod zemí bylo motivováno estetickými úvahami. Toto rozhodnutí však vyžadovalo dodatečnou izolaci. Výhody podzemní struktury spočívají v relativně stabilních teplotách půdy kolem 7 °C po celý rok. To zajišťuje přirozeně chladný interiér během horkých letních dnů, i když teploty vnějšího prostředí přesahují 37 °C. V zimě tepolty přirozeně neklesnou pod nulu. Nicméně pro udržení tepelného komfortu během chladnějších měsíců je nutné aktivní vytápění a izolace budovy.
Samotné stavební práce začali výkopem jámy ve tvaru písmene „U“. Na dně jsme umístili vrstvu extrudovaného polystyrenu a přímo na ní pneumatiky pro stavbu stěn. Stěny jsou postaveny vrstvením pneumatik napěchovaných hlínou. Přičemž jsme na celou obvodovou stěnu použili zhruba 300 pneumatik. Za stěnou z pneu následuje 20 cm vrstvou izolace z polystyrenu pro termální izolaci a jako doplňková vrstva hydroizolace slouží nopová fólie. Navzdory minimální hydroizolaci nemáme problémy s pronikáním vlhkosti do stěn. Vděčit za to můžeme jak výhodné poloze nad strží (které částečně řeší problémy s podzemní vodou) tak i pneumatikám, které slouží jako vodní bariéra.
Přesto, že vlhkost do prostor neproniká skrze stěny, úmístění pod zemí a rozvržení budovy mají za následek vyšší úroveň vlhkosti. Předpokládáme, že především vzhledem k tomu, že hlavní místnost nemá okna pro přirozenou cirkulaci vzduchu a chladný vzduch nasycený vlhkostí se drží v místnosti. Proto jsme v nedávné době spustili vnější ventilační systém k zajištění dostatečné kvality vzduchu.
Slabou stránkou jednoduchého přístupu je střecha. Převzali jsme design inspirovaný ranou prací Michaela Reynoldse a postavili dřevěnou střechu přímo na dřevěných nosnících. Estetická přitažlivost tohoto designu je nezpochybnitelná, ale nese sebou nevýhodu. Parotěsná dehtová vrstva leží přímo na stropních palubkách. Tato vrsta zabraňuje pronikání vlhkosti ze střechy dovnitř do konstrukce, ale zároveň i zabraňuje unikání vlhkosti, vzniklé v budově, z konstrukce. Po hydroizolaci střechy následuje tlustá vrstva polystyrenu pro tepelnou izolaci a další vrstva zapbraňující pronikání vody ve formě nopové fólie. Svrchní vrstvu střechy tvoří 10-15cm půdy. Ačkoliv tato konstrukce plní svůj účel, myslíme si, že detaily konstrukce by mohly být vylepšeny.
Kromě vlhkosti čelí střecha i dalším výzvám vyplývajícím přírodního prostředí. Hlodavci, zejména myši, dokáží proniknout hydroizolační vrstvou a potenciálně způsobit problémy. V důsledku toho předpokládáme, že bude potřeba střechu našeho ústavu v nadcházejících letech rekonstruovat, abychom se vypořádali s těmito výzvami a zvýšili celkovou integritu naší struktury.
Jedním ze stavebních principů zemělodi je absence tepelné izolace jak ve stěnách, tak i na podlaze. Což může fungovat v prostředí pouště Nového Mexika, avšak v našem podnebí jsme nepovažovali toto řešení za štastné a od tohoto přístupu jsme se odchýlili. Kompozice podlahy zahrnuje vrstvu štěrku pokrytou dehtovým pásem k regulaci vlhkosti odpařující se z půdy. Přímo nad dehtem následuje 10 cm vrstva extrudovaného polystyrenu, polyethylenová fólie a 10 cm vrstva betonu. Povrch podlahy tvoří dlaždice.
Jižní stěna institutu je prosklená a krytá skleníkem. Je to jediná otevřená strana umožňující slunečnímu záření vstupovat do interiéru. Mezi skleníkem a interiérem jsme vytvořili oddělení pomocí další skleněné stěny z dvouvrstvých skel. Skleník funguje jako tepelný nárazník a chrání jižní stěnu před povětrnostními podmínkami, zároveň umožňuje pěstování zeleniny.
Všechny vnitřní povrchy stěn jsou pokryty vrstvou jílu získaného během stavby. Na zeď z pneumatik jsme postupně aplikovaly různé vrstvy jílu. První vrstva je poměrně hrubá a skládá se pouze z jílu, aby vyplnila mezery mezi pneumatikami. Každá vrstva musí zaschnout před pokrytím další vrstvou (což trvá průměrně tři týdny v závislosti na tloušťce vrstvy a podmínkách prostředí). Následující vrstva je stále relativně hrubá a může se též sestávat z čistého jílu. Jejím účelem je vyhladit díry před aplikací konečné vrstvy. Pro zvýšení pevnosti konečné vrstvy je na stěnu jako strukturní podpora umístěna síť (perlinka). V poslední vrstvě musí být jíl smíchán se pískem, aby se předešlo praskání během vysoušení. Složení směsi jíl:písek závisí na použitém jílu a může se pohybovat od 1:1 do 1:4. Pro naše účely posloužil poměr 1:2 k zamýšlenému účelu. Do směsi jsme navíc přidali nasekaná stébla slámy pro zvýšení koherence konečné vrstvy.
