Domy kopułowe – historia, budowa, zalety i wady domów kopułowych

Z wyglądu przypominają igloo albo paleolityczne struktury naszych przodków. Domy kopułowe dziwią, bowiem przeczą ustalonym przez ostatnie tysiąclecia regułom dominacji kątów prostych w budownictwie. Ich popularność rośnie jednak w stabilnym tempie co wynika z ekonomiczności, ale także ekologicznych aspektów sferycznej architektury. Czy i dlaczego warto budować domy kopułowe?

1. Historia domów kopułowych
2. Jak buduje się domy kopułowe?
3. Zalety domów kopułowych
4. Wady domów kopułowych
5. Czy domy kopułowe są ekologiczne?

Tak naprawdę kopuły przewijają się w architekturze od starożytności po najodważniejsze wizje przyszłości, łącznie z kolonizacją Marsa. Widzimy je w świątyniach i halach operowych, obiektach sportowych i oranżeriach. Szklany „Dom Palm”, który powstał w brytyjskich Królewskich Ogrodach Botanicznych w Kew w 1844 r., do dziś stanowi fascynujące żywe laboratorium jednoczące najbardziej zagrożone gatunki świata pod jednym wypukłym dachem.

Historia domów kopułowych

Dom kopułowy w rzeczywistości nie jest półkulą, ale wielościanem geodezyjnym. Zestawiony z elementów konstrukcyjnych w kształcie trójkąta równoramiennego po złożeniu przyjmuje jednak faktycznie kształt podobny sferze.

Pierwszą kopułą geodezyjną, która dała początek dzisiejszym domom kopułowym, było planetarium zaprojektowane przez Walthera Bauersfelda dla firmy optycznej Carl Zeiss Werke po I Wojnie Światowej. Pomysł został opatentowany, a w 1926 r. obiekt doczekał się oficjalnego otwarcia.

W latach 30. amerykański architekt Walter Neff wymyślił koncepcję bańkowego domu (z ang. „bubble house”). Kuliste konstrukcje powstawały w procesie wylewania betonu na olbrzymi balon przymocowany drutem do fundamentów. Cała „budowa” zajmowała zaledwie 48 godzin. Projekt nie spotkał się jednak z wielkim uznaniem i z planowanych 400 tysięcy domów powstało zaledwie 2500.

Dekadę później do idei kopuły geodezyjnej powrócił Buckminster Fuller, amerykański architekt, pisarz i wynalazca. W 1954 r. otrzymał on patent na budowę domów kopułowych w Stanach Zjednoczonych i rozpoczął intensywną działalność konstrukcyjną. Kopuły zaczęły wyrastać jak grzyby po deszczu i to nie tylko w sektorze mieszkaniowym. W 1958 r. w Oklahoma City powstał kulisty bank, a cztery lata później wielofunkcyjna hala Uniwersytetu Notre Dame w Indianie. W 1975 r. pierwsza kopuła „wyrosła” na Biegunie Południowym, zaś w 2000 r. w Patagonii skonstruowano pierwszy na świecie kopułowy hotel nienaruszający w żaden sposób równowagi biologicznej.

Współcześnie domy kopułowe pozostają wciąż niszowym pomysłem wśród prywatnych inwestorów. Coraz częściej geodezyjne kopuły widać jednak w luksusowych ekologicznych kempingach (glamping) usytuowanych w najbardziej dziewiczych miejscach na Ziemi.

Jak buduje się domy kopułowe?

Domy kopułowe mogą mieć charakter monolitów, tak jak wspomniane wyżej projekty typu „buble house”. Do budowy stosuje się różne materiały, ale preferowany jest beton. Elewacja jest najczęściej zupełnie gładka, a dom ma faktycznie kształt półkuli.

Częściej spotyka się jednak konstrukcje oparte na koncepcji kopuły geodezyjnej, w której trójkątne elementy strukturalne powstają ze stali lub drewna, a następnie okładane są PVC, włóknem szklanym, aluminium lub szkłem akrylowym (plexi). Wybór materiałów jest oczywiście znacznie szerszy i obejmuje również sklejkę, papier smołowy czy polistyren piankowy.

Ponieważ konstrukcja wielościennego domu kopułowego z paneli podtrzymuje się sama, nie ma potrzeby instalowania wewnętrznych elementów wspornych w postaci kolumn czy tramów. Prowadzono eksperymenty, które dowodzą, że gdyby usunąć nawet połowę trójkątnych elementów z dolnych rzędów, budowa nadal byłaby w pełni stabilna. Ten ostatni fakt umożliwia w miarę dowolne planowanie okien i drzwi, niezagrażających integralności kopuły.

W wielu krajach świata, w tym i w Polsce, działają już firmy specjalizujące się w budowie domów kopułowych lub produkcji gotowych struktur. Odważniejsi i zmyślniejsi właściciele działek konstruują też kopuły samodzielnie według instrukcji, które łatwo znaleźć w sieci. W każdym z tych przypadków należy pamiętać, że lokalne przepisy budowlane mogą narzucać określone formy budynków – pomysł na kopułę trzeba więc najpierw uzgodnić w stosownym urzędzie gminnym.

Zalety domów kopułowych

Sama idea kopuły, która jest najszersza u podstawy i powoli zwęża się ku wierzchołkowi, już od czasów starożytnych przedstawiała kluczową korzyść – trwałość i odporność na niesprzyjające warunki pogodowe. Konstrukcja doskonale znosi nawet bardzo silne wiatry, a istnieją wręcz badania, które dowodzą jej stabilności wobec tornada i huraganów.Deszcz oraz śnieg spływają po jej okrągłych ścianach bez zagrożenia dla integralności struktury, a mówi się nawet o podwyższonym prawdopodobieństwie przetrwania trzęsienia ziemi. W wielu rejonach świata takie atuty urastają do rangi priorytetu, zwłaszcza w obliczu ekstremalnych zjawisk meteorologicznych, które wydają się nawiedzać Ziemię ze zwiększoną intensywnością.

Kolejną zaletą domów kopułowych są relatywnie niskie koszty produkcji i krótki czas budowy. Zużycie materiałów jest znacznie niższe niż w przypadku klasycznych konstrukcji, a i odpady materiałowe są minimalne – trójkątne elementy wycina się z arkuszy tworzywa sztucznego, sklejki czy aluminium bez większych strat.

Sam kształt kopuły poza swoją geometryczną siłą i stabilnością oznacza również doskonałym wykorzystanie dostępnej powierzchni. Na działce o ograniczonym metrażu dom kopułowy daje optymalną objętość zabudowy.

Jeśli chodzi o jakość życia, geodezyjna kopuła poprawia cyrkulację powietrza we wnętrzach, co przekłada się na lepsze warunki do oddychania, ale także bardziej efektywne ogrzewanie. Koszty utrzymania półkulistego domu okazują się znacznie niższe niż w klasycznych prostopadłościennych budynkach. Atmosferę poprawia również lepszy dostęp do światła naturalnego – okna mogą być rozmieszczone stosunkowo wysoko, pod korzystnym kątem do padania promieni słonecznych.

Wady domów kopułowych

Wziąwszy pod uwagę zalety domów kopułowych, aż trudno uwierzyć, że nie widać ich dokoła więcej. Poza pewną stylową przewrotnością, która nie musi się podobać, eliptyczna konstrukcja stwarza jednak pewne praktyczne problemy. Przede wszystkim okrągłe wnętrza są sporym wyzwaniem aranżacyjnym – ogromna większość dzisiejszych mebli i sprzętów domowych dostosowana jest do prostokątnych pomieszczeń. Może się to zmienić w przyszłości, ale póki co pozostaje sporym dyskomfortem.

Kolejnym możliwym problemem jest dość niezwykła stratyfikacja powietrza z rozkładem wilgotności, który zwiększa ryzyko degradacji wewnętrznych drewnianych elementów konstrukcyjnych czy paneli podłogowych. Trudność tą można częściowo rozwiązać strategiczną wentylacją czy wietrzeniem, ale warto mieć na uwadze, że prowadzenie instalacji po zaokrąglonych ścianach nie jest najłatwiejsze.

Domy kopułowe bywają też dość głośne wskutek wewnętrznej akustyki – fale dźwiękowe bardzo skutecznie odbijają się od eliptycznych ścian i powodują efekt echa. Utrzymanie spokoju i prywatności przy większej liczbie domowników graniczy więc z cudem. Niektóre panelowe struktury mają również tendencję do przeciekania, gdyż trudno jest zagwarantować 100% szczelność tylu niezależnych spoin. Wreszcie problemem bywa rozmieszczenie komina oraz ewentualny podział wnętrz na pokoje. W przypadku instalacji piętra, powierzchnia użytkowa jest mocno ograniczona ze względu na łuki sklepienia. Trudno też wyobrazić sobie ewentualne dobudowy.

Czy domy kopułowe są ekologiczne?

Bezpieczeństwo i ekonomiczne oszczędności to nie jedyne argumenty tłumaczące rosnącą w ostatnich latach popularność domów kopułowych. Zdaniem wielu ekspertów specyfika budowy i życia w półkuli wiąże się ze znaczącymi korzyściami dla środowiska naturalnego. Przede wszystkim już sam charakter prac budowlanych i niskie potrzeby materiałowe zmniejszają balast ekologiczny. Odpadów jest bardzo niewiele, a wiele surowców może pochodzić z recyklingu. Wykorzystanie naturalnych materiałów konstrukcyjnych typu słoma lub włókno konopne brane jest również pod uwagę, ale jak dotąd okazuje się negatywnie wpływać na trwałość struktury.

Domy kopułowe są jednak przede wszystkim bardzo efektywne pod względem energetycznym. Wysoki poziom wykorzystania naturalnego światła ogranicza konieczność używania oświetlenia sztucznego, a jednocześnie pozwala dogrzać wnętrza ciepłem słońca. Łatwiej jest utrzymać optymalną temperaturę we wnętrzach bez stosowania klimatyzacji lub ogrzewania. Sam fakt, że zewnętrznej powierzchni fasady jest aż 30% mniej niż w klasycznym domu, ogranicza unik ciepła oraz nadmierne przegrzewanie.Pozostaje mieć nadzieję, że ten niezwykły potencjał zacznie być dostrzegany na większą skalę, a wzmożone inwestycje w domy kopułowe pomogą zredukować wspomniane wyżej niedostatki. Kto wie, może w przyszłości zaokrąglone kanapy do salonu staną się standardem, a podmiejskie osiedla stracą swoją współczesną kanciastość?

Bibliografia