Přínosy BIM a návrhy nízkoenergetických domů

V posledních několika letech jsme byli svědky velkého růstu osvojování BIM po celém světě. Největší zkušenosti s využitím metody BIM mají v rámci Evropy ve skandinávských zemích, které jsou tradičně progresivní, následovaných britskými stavebními společnostmi. Tlak na její využívání však začíná sílit i v Česku.

Stále více státních úřadů a veřejných institucí doporučuje nebo přímo vyžaduje používání metody Informačního modelu budovy (Building Information Modeling – BIM) u velkých projektů. I velcí korporátní klienti si uvědomují potenciální hodnotu BIM a mnozí tento pracovní postup zavedli jako prostředek pro zvládnutí efektivního a rychlého růstu. Příkladem je kavárenský řetězec Starbucks, který buduje nové kavárny po celém světě a v zájmu optimalizované expanze vyžaduje použití aplikace Autodesk Revit u všech svých projektů. V zahraničí již začíná být běžné, že osvícení zákazníci chtějí mít přesnou dokumentaci stavby nejen pro oblast facility managementu, ale již ve fázi navrhování stavby. Zákazníci ze segmentu státní správy se například ve Velké Británii speciálně zajímají o možnost úspor při výstavbě či o aspekty zdraví a bezpečnosti. Ve Skandinávii je v případě státních zakázek využití BIMu přímo povinností. V České republice tlak na využívání BIMu ze strany zákazníků již také začíná sílit, registrují to velké architektonické kanceláře, jejichž příkladem je Cigler Marani Architects.

Faktory úspory energie
Důležitým faktorem jsou dnes rovněž ekologické programy a i v oblasti dlouhodobě udržitelného navrhování hraje BIM cennou roli. Technologie koncepční analýzy a rychlého modelování energetických toků v nástrojích BIM pomáhají omezovat plýtvání energií v novostavbách i renovovaných budovách. Je-li tato analýza provedena v rané fázi procesu, návrh lze optimalizovat a vytvářet i zkoumat alternativy. Potom lze vygenerovat plány, které pomohou předpovědět ekologický dopad dokončené budovy. Analytické nástroje dokážou rovněž simulovat chování budovy tak, aby bylo možné nové budovy vytvářet co nejekologičtěji a s minimem emisí skleníkových plynů. Výsledky hloubkové analýzy budov a optimalizace jejich návrhu mohou přinést značný užitek. V rychle expandujících městech, například v Dubaji a dalších blízkovýchodních městech, nyní mnohé moderní budovy vytvářejí víc energie, než spotřebovávají. Další významnou oblastí, ve které BIM umožňuje udržitelnější návrh, je rostoucí počet modernizačních projektů. Renovace po celé Evropě nyní představují více než 50 % zakázek, přičemž zásadním faktorem nebo podstatnou součástí prací bývá právě energetická optimalizace. Rychlé modelování energií v kombinaci s technikami laserového skenování a fotogrammetrie usnadňují zachycení existujících podmínek, slouží jako východisko pro přestavbu nebo renovaci a pomáhají analyzovat výsledky. Uživatelé mohou analyzovat výsledky a přijímat odpovídající opatření. Například zateplení budovy, instalaci skla nebo renovaci fasády lze naplánovat na základě přesnějšího obrázku o potenciální energetické úspoře a celkovém potenciálu z hlediska udržitelnosti. Všechna tato práce stojí a padá s metodikou BIM.

Příklad z ČR: návrhy ­nízkoenergetické budovy
Jedním z architektů využívajících metodu BIM je Vladimír Balda. Jeho portfolio zahrnuje nejrůznější typy projektů, od rodinných domů, sportovních center, komerčních objektů, veřejných zařízení až po rekonstrukce veřejných prostranství – a to převážně na Liberecku. Liberecký region je díky Jizerským horám a blízkosti Krkonoš velmi členitý a realizace staveb rodinných domů musejí brát ohled jednak na náročnost terénu a jednak na požadavky optimální energetické spotřeby. Příkladem projektu, který kladl nároky na nízkou spotřebu energií, je realizace nízkoenergetického domu na mírně svažitém pozemku nedaleko Jizerských hor, který byl kompletně zpracován v softwaru Autodesk Revit Architecture, jehož základem je BIM modelování. Okolní vesnické domy a blízkost chráněné krajinné oblasti ovlivnily tvar domu, který je obdélníkového půdorysu a zastřešený sedlovou střechou. Dům bylo třeba umístit tak, že jeho delší strana je odkloněna od jižního směru, takže zisky ze solárních panelů na střeše jsou nižší. Byla použita dřevohliníková okna zasklená trojsklem a do střechy byla navržena střešní okna s dřevoplastovou konstrukcí, také osazená trojsklem. Fasáda je koncipována jako provětrávaná s 6centimetrovou mezerou a distance mezi jednotlivými profily účinek provětrávání dále zlepšuje. Obložena je vodorovně kladenými dřevěnými profily ze sibiřského modřínu bez povrchové úpravy, které časem získají patinu šedostříbrné barvy. Použity byly profily stejné tloušťky, ale tří různých šířek. Obvodové zdivo je izolováno 30 centimetry minerální vaty vkládané mezi systém svislých a vodorovných latí, zčásti přichycených na fasádě a zčásti na zavěšených přesahujících krokvích. Hlavním zdrojem pro vytápění a ohřev vody je elektrická energie. V technické místnosti je umístěn integrovaný zásobník tepla vyhřívaný elektrickou spirálou o výkonu 5 kW. Jako doplňkový zdroj slouží pětice deskových solárních zásobníků a krbová kamna s teplovodním výměníkem o celkovém maximálním výkonu 8 kW. Vyhřívání jednotlivých místností zajišťují radiátory nebo konvektory. Pro dům je navrženo řízené větrání s rekuperací s jednotkou umístěnou pod stropem technické místnosti. I při venkovních teplotách blížících se nule se zde udržuje stabilní pokojová teplota, aniž by bylo potřeba výrazně a dlouhodobě topit.

Digitální skicování a modelování
Všechny tyto parametry byly navrženy v programu, který umožňuje snadné vynášení prvků a rychlý přechod z malých jednoduchých skic k digitálnímu návrhu, kde lze lehce cokoliv změnit. „Běžnou práci činí tento software rychlejší a efektivnější. Já osobně tomu říkám, že skicuji v Revitu bez toho, že bych musel rozkreslovat na papír,“ říká Vladimír Balda. Prostorový model projektu umožňuje snadnou přípravu podkladů pro vyřezání částí modelu z kartónu, nebo lze celý model vytisknout na 3D tiskárně. Program spočítá plochy místností, oken nebo celého objektu, spočítá objemy stěn, jejich jednotlivých vrstev nebo objem výkopu. Z dat dodaných geodetem umožňuje rychle vytvořit přesný model terénu pro osazení navrhovaného projektu.
 „Do budoucna předpokládám, že tento způsob práce se v dohledné době dostane také k navazujícím profesím. Stejně rychle jako dnes komunikuji pomocí 3D modelů se zákazníkem, tak bude brzy možné komunikovat například se statikem, což zvýší produktivitu naší práce. A nelze zapomenout ani na klíčovou důležitost BIM modelů pro dnes velmi sledovanou oblast energetické náročnosti, od tloušťky materiálu a velikosti oken až po natočení domu a celkovou optimalizaci spotřeby energií,“ dodává architekt. A právě informační model budovy, který reprezentuje všechny fyzické i funkční parametry, znamená nové možnosti pro navrhování. Znamená podobný krok, jako byl ten od rýsovacích prken k projektování prostřednictvím počítačů CAD.

TEXT: PATRIK MINKS, AUTODESK
Foto: Autodesk

Článek byl uveřejněn v  časopise ASB.