Navrhování plášťů ve 21. století

Klíč k úspěchu v každém odvětví spočívá v první řadě v dlouhodobé spokojenosti klienta, která souvisí i s ekonomickou úsporností. Budovy současnosti nesmějí uživateli způsobovat problémy. Právě naopak, stavba mu musí zaručit tyto požadavky:

• být postavena z materiálů šetrných k životnímu prostředí a lidskému zdraví, s nízkými energetickými nároky a minimálními emisemi,
• poskytovat potřebnou funkčnost a komfort,
• nadno se přizpůsobit změnám uživatelských požadavků, mít dlouhou životnost a nevyžadovat velkou údržbu.

Je důležité identifikovat specifické požadavky projektu ještě v počáteční fázi. Především pokud mají být pláště našeho století opravdu funkční. Prototypy inovativních plášťů budov, které vznikaly v 80. a 90. letech minulého století, poskytly mnoho praktických poznatků. Získané poznatky odborníci zapracovali do vývoje staveb tohoto druhu. V procesu vývoje jde o přizpůsobení individuálních systémových komponentů fasád. Přizpůsobují se prostředí, funkčnosti, konstrukci a designu.

V procesu návrhu budov s technicky komplexními sofistikovanými architektonickými požadavky, které nemůže pokrýt modulární systém, jde o definování a vývoj projektových a konstrukčních specifik. Ta se vyvíjejí na systematickém základě, který se uplatňuje hlavně u velkých projektů s vysokým stupněm opakování jednotlivých modulů. Při návrhu je důležité precizně definovat všechny položky, včetně rozpočtu investice, nákladů na provoz a údržbu.

Čím dřív se v projektu podrobně prozkoumá podstata pláště, tím účinnější a rozsáhlejší možnosti jeho tvarování je možné vyvinout. Když na přípravu projektu zůstává málo času, hrozí velký počet omezení, která mohou vzniknout. Stejně náročné k zvládnutí však je, pokud během plánovacího procesu zůstane příliš mnoho omezení dlouho nedefinováno.

Mezi hlavní faktory, které ovlivňují využití budovy, patří: provozní doba budovy, vnitřní spotřeba tepla, požadavky na komfort místností a chování uživatelů. V požadavcích na ztvárnění plášťů budov se odráží i účel budovy (plovárna, kancelářské prostory atd.), druh (výšková budova), omezení (vnitřní teplota, vlhkost, rychlost větru). Na základě těchto podmínek se rozhoduje o designu pláště. Mezi základní otázky patří i místo, kde bude budova stát. Lokální venkovní podmínky kladou největší nároky na opláštění. Klíčovou roli sehrávají převládající venkovní teploty vzduchu a hladiny slunečního záření, rychlost větru a směr. Stupeň architektonické volnosti při navrhování fasád budov ovlivňuje i fakt, zda jde o projekt nové budovy, nebo rekonstrukci. Pořadí důležitosti jednotlivých návrhových kritérií závisí na úhlu pohledu jednotlivých složek celého investičního procesu.

Klienti a investoři, kteří myslí v dlouhodobém horizontu, se v procesu návrhu zaměřují na budoucí požadavky provozovatele nebo nájemníků (provozní náklady, image, flexibilitu atd.). Flexibilita je stále důležitějším faktorem. Pro investory je dobře navržená budova nákladově efektivní v dlouhodobém horizontu, periody její neobsazenosti musí být krátké a má nízké náklady na údržbu a renovace (přidávání nových prvků, které šetří energii či zabezpečují komfort). V počáteční fázi každého procesu plánování je nesmírně důležité, aby si všichni účastníci procesu plánování a výstavby budovy, ať už architekt, projektant nebo realizační společnost, detailně a závazně definovali všechna specifika projektu. Zaručí se tak přehlednost pro všechny zúčastněné, předejde se nedorozuměním, redukuje se riziko a náklady.

Decentralizace technologií
Během přípravné fáze musí projektový tým zvažovat několik možných řešení, které zohledňují specifické podmínky a využití nejnovějších stavebních možností. Více než na zlepšování jednotlivých komponentů je nutno se zaměřit na optimalizaci celkových nákladů konstrukce a pláště budovy. V komplexním projektu stavby se současné návrhové aktivity dělí na čtyři fáze: fázi možností návrhu, integraci návrhu, modulovou fázi návrhu a návrh komponentů.

V tomto stádiu jsou řešení projektu předmětem detailní analýzy, která vyhodnocuje tyto faktory: nákladovou efektivitu (investice, provozní a údržbové náklady), volbu designu, energetické požadavky (topení, chlazení, větrání, světlo), environmentální vliv, komfort místností (tepelné, vizuální, akustické atd.), jednoduchost používání/provozu, náklady a jednoduchost údržby, stejně jako flexibilitu změny použití a modernizování jednotlivých zařízení. Pro projektanty opláštění a jejich realizátory představují jednotlivé fáze i specifikaci konstrukce a montáže.

Ve fázi možností návrhu projektový tým definuje a zvažuje všechny možné návrhy. V tomto procesu si projektanti kladou tyto otázky: Jakého stupně decentralizace (technické vybavení budovy a zabezpečení) a tvarování (plášť budovy) je možné dosáhnout? Jaký stupeň automatizace by mohl poskytnout plášť a technologie budovy? Jaké pasivní, aktivní, přizpůsobivé a integrální komponenty by byly vhodné pro konkrétní specifické požadavky? Jaké ochranné, zabezpečovací a výhodné funkce by budova měla nabídnout? Prvky budovy jsou: větrání, vytápění, klimatizace, světlo, elektrická energie (získávaná konvenčními nebo alternativními prostředky: fotovoltaické články, vítr). Které operační mody jsou vhodné pro budovu a její design a účel?

V komplexnějším projektu jsou součástí této fáze i specializované studie. Ty zahrnují simulování a analýzu hladiny přirozeného větrání, které se očekává. Zjišťují aerodynamické chování konstrukce budovy a jejího okolí. Následuje analýza mechanických a termodynamických vlastností uvnitř pláště a budovy. Během fáze integrace designu se studuje vybraný koncept a přistoupí se k jednotnému řešení.

Abychom dosáhli nejlepšího výsledku, je důležité posuzovat komplexní systém, jehož komponenty se vzájemně ovlivňují. Koncentrace na jednotlivé části systému je přípustná, pokud nemají výrazný dosah na ostatní složky. Cílem není optimalizace individuálních složek budovy, ale zvažovat a hodnotit budovu jako celek, včetně všech propojení mezi geometricky či funkčně propojenými moduly.

Předměty systémové integrace jsou: venkovní stěny, technologie budovy a technické zabezpečení budovy. Decentralizovaná technologie budovy bude v budoucnu hrát v procesu návrhu mnohem důležitější roli než dnes. Výhod inovativního konceptu stavby lze využít, pokud jsou komponenty technického příslušenství a vybavení stejně jako plášť jednoduché na kontrolu a jsou napojené na inteligentní kontrolní systém. Technologické zabezpečení budovy umožňuje všem integrovaným komponentům, aby byly na sebe napojené buď tradičním elektrickým propojením, nebo přes počítačovou síť. To umožňuje, že jednotlivé složky mohou mezi sebou komunikovat.

Modulová fáze návrhu zahrnuje uskutečnění plánovaných styčných ploch v rámci modulů. Jen co se rozhodne o fasádě, zvažují se možnosti: realizace otvorů, opláštění, panelová výplň skeletu, zda bude fasáda založena na sloupech, nosnících. Řeší se i detaily, jako uspořádání pevnících konzol fasády a připojovací místa stěn. Pozornost se musí soustředit na speciální aspekty, jako „interaktivní“ konstrukce venkovních stěn (funkčnost, citlivost a flexibilita) a kontrolní technologie pro venkovní stěny.

Rozhodnutí by se mělo zakládat na minimalizaci investic a provozních nákladů, složitosti a rizika. Je třeba maximalizovat flexibilitu a funkčnost. Na závěr této fáze projektový tým definuje požadavky na jednotlivé moduly stejně jako styčné plochy modulů. Během fáze designu komponentů zvažují projektanti hotové plány, které obsahují plán práce a časový harmonogram stavby. Tato fáze zahrnuje optimalizaci a realizaci funkčních požadavků a design styčných ploch definovaných v modulové fázi.

Dr. Ing. Winfried Heusler
Foto: Schüco International KG

Autor je technickým ředitelem, Schüco International KG.