Sídlo společnosti IDeAs je jednou z prvních energeticky soběstačných budov

Nové ústředí Integrated Design Associates (IDeAs) svědčí o tom, že tato společnost skutečně bere vážně své předsevzetí pomáhat architektům navrhovat nejlepší a energeticky nejúčinnější budovy. Tato administrativní budova je první ve Spojených státech, která je energeticky soběstačná a nezatěžuje životní prostředí žádnými emisemi oxidu uhličitého. Společnost Johnson Controls navrhla a nainstalovala unikátní HVAC (Heating Ventilation and Air Conditioning) systém s tepelným čerpadlem, který zásadně přispívá k minimalizaci spotřeby energie v budově.

Vše začalo okamžikem, když IDeAs, poradenská společnost navrhující elektrotechniku a osvětlení škol, nemocnic, administrativních budov, obchodů, restaurací a bytů, koupila někdejší pobočku banky o výměře 670 čtverečních metrů pro svou novou centrálu. Její ředitel David Kaneda v tom viděl příležitost, jak realizovat koncept energeticky soběstačné budovy. „Řekli jsme si, že bychom měli jít příkladem,“ uvádí Kaneda.

Cílem bylo proměnit pomocí celé škály technik a technologií udržitelného designu čtyřicet let starou betonovou banku bez oken ve vysoce účinnou a pohodlnou budovu. Výsledkem je administrativní budova, jež energií ze solárních panelů uspokojuje 100 procent svých energetických potřeb, nespaluje žádná fosilní paliva a neprodukuje žádné skleníkové plyny.

HVAC systém maximalizuje efektivitu a minimalizuje náklady
Společnost Johnson Controls navrhla HVAC systém tak, aby se maximalizoval výkon a zvýšila se energetická účinnost i kvalita vzduchu v budově. Zároveň se však snažila udržet náklady na úrovni srovnatelné s tradičním řešením. Energetická účinnost HVAC systému a obvodové konstrukce budovy se odhaduje na 40 procent pod energetickými požadavky stávající kalifornské legislativy.

Ústřední roli hraje geotermální tepelné čerpadlo využívající celoročně konstantní teploty pod zemí – v tomto případě zhruba 10 stupňů Celsia. Voda proudí trubkami položenými v otevřené krajině a prochází budovou, kde tepelný výměník v zimě odebírá z vody teplo a v létě zase využívá vodu ke chlazení. Sálavý podlahový systém s křížově spojenými protiproudovými trubkami vede vodu, a tou prostor buď ohřívá, nebo ho ochlazuje. Díky teplotnímu rozdílu mezi obyvateli a samotnou podlahou se tak spotřebuje méně energie, a přitom je poskytnuto úplně stejné pohodlí jako u tradičních systémů.

1) Soukromá kancelář, 2) Otevřená kancelář, 3) Zastínění s integrovanými fotovoltaickými články, 4) Střecha s integrovanými fotovoltaickými články, 5) Světlík, 6) Energeticky účinné osvětlení vybavené senzory lidské přítomnost, 7) Elektrochromatické sklo, 8) Sálavá vyhřívací podlaha, 9) Přirozené větrání, 10) Vysoce účinné sklo, 11) Omezení venkovního světelného znečištění, 12) Úprava krajiny šetřící vodu, 13) Podzemní tepelná jímka

Sálavé systémy obvykle dokážou využít vyšší teplotu vody k účinnému chlazení a nižší teplotu vody k účinnému ohřívání, a tak přístroje fungují s vyšší účinností. „Od té doby, co byl systém zprovozněn, se nám během veder postaral o chladné a příjemné pracovní prostředí,“ uvedl David Kaneda. „Tento energeticky účinný systém nám pomůže dosáhnout náš cíl: energetickou soběstačnost.“

O průtok a teplotu betonové dlažby se přesně stará řídicí systém Metasys^® od společnosti Johnson Controls, jenž dociluje maximálního výkonu s vynaložením co nejmenší energie. Díky technologii invertoru, který reaguje na aktuální poptávku, se rychlost čerpadla udržuje na nejnižší požadované úrovni. Monitoruje se vysrážená pára na podlaze a v případě potřeby dochází k odvlhčování vzduchu, a to s pomocí vzduchotechniky využívající vody z geotermálního systému.

Celá škála technik udržitelného prostředí
Hlavním zdrojem energie v celé budově je integrovaný systém fotovoltaických článků. Solární panely jsou součástí jednovrstvé membránové střechy budovy. Elektrický systém je napojen na síť a v noci si z ní bere energii, ovšem za dne ji do ní zase vrací, když se generuje více energie, než je k provozu domu potřeba. Výsledkem je energetická soběstačnost.

K dalšímu snížení spotřeby elektřiny využívá dům denního světla, které do domu proudí střešními světlíky a okny. Vysoce účinná okna propouští světlo, ale blokují infračervené a ultrafialové záření, díky čemuž zůstávají kanceláře chladné. Okna na jih stíní převis a v oknech na východ jsou zabudovaná elektrochromatická skla ovládaná senzory – když na ně sluneční paprsky dopadají přímo, senzor je ztmaví. Úsporné zářivky po celé budově ovládají senzory citlivé na přítomnost obyvatel, anebo využívají stmívatelné předřadníky; v každém případě se tím šetří elektrická energie. Pokud je k dispozici dostatečné denní světlo, světelné senzory vybraná svítidla vypnou.

Šetření elektrickou energií se vztahuje rovněž na počítače a kancelářské vybavení. Namísto tradičních monitorů (které spotřebují o 50 procent více elektřiny) tu jsou jen LCD ploché obrazovky, a kde to je jen možné, laptopy nahradily stolní počítače. Návrháři integrovali kancelářské vybavení do bezpečnostního systému budovy, jenž tyto přístroje automaticky vypne, pokud se spustí alarm – a zase je zapne, když je poplach odvolán.

„Všechny použité technologie jsou dnes běžně dostupné,“ líčí Kaneda. „Jistě, některé jsou zpočátku dražší, ovšem z dlouhodobého hlediska se tyto inovace zaplatí díky podstatným úsporám elektrické energie. A samozřejmě minimalizovat následky na životní prostředí je jen správné.“

Další informace o mechanických systémech
Průkopnické HVAC systémy v centrále IDeAs ušetří mnohem více energie než standardní systémy. Maximalizují výkon, energetickou účinnost a kvalitu vzduchu v budově, a přitom stavební náklady zůstávají na stejné úrovni jako u tradičních řešení.

Sálavý podlahový systém
Podlaha, která zakryla tu předchozí, skrývá sálavý systém s křížově spojenými protiproudovými polyethylenovými trubkami, které slouží jak k vytápění, tak k ochlazování. Vyhřívání a ochlazování vodou v sálavém systému šetří energii a díky teplotnímu rozdílu mezi obyvateli a samotnou podlahou, systém vykazuje stejné klimatizační vlastnosti jako systém s nuceným oběhem vzduchu. Sálavé podlahové systémy rovněž na rozdíl od tradičních systémů charakteristicky využívají vyšší teploty vody ke chlazení a nižší teplotu vody k ohřívání, čímž může zařízení vhánějící vodu do systému pracovat efektivněji.

Vysoká účinnost čerpadla je dána potrubím s nízkým poklesem tlaku a kuličkovými regulačními ventily s otevřenými porty. Řídicí systém Metasys® přesně řídí ochlazování i oteplování prostřednictvím průtoku a teploty vody a skýtá tak maximální účinnost při co nejnižším výkonu čerpadla a co nejúčinnější teplotě vody. Rychlost čerpadla se drží na minimu pomocí invertoru, jenž měří aktuální poptávku. Srážení vlhkosti na podlaze brání systém porovnávající teplotu podlahy s rosným bodem vzduchu v místnosti. V případě potřeby dochází k odvlhčení – postará se o to klimatizační jednotka s ochlazenou vodou a zároveň kondenzační vodou k řízení teploty prostřednictvím páru dvojitých cívek.

Tepelné čerpadlo
Elektrické vodní tepelné čerpadlo vyrábí jak studenou, tak horkou vodu, aby zachovalo energetickou soběstačnost budovy a nulové emise oxidu uhličitého. Ochlazenou či ohřátou vodu nutnou k zachování mikroklimatu vyrábí jak sálavá podlaha, tak specializovaná klimatizační jednotka. Tepelné čerpadlo má při chlazení třídu energetické účinnosti (EER) přes 19. Otevřená krajina za budovou byla využita coby pozemní tepelná jímka, která absorbuje, odvádí i hromadí teplo ze systému tepelného čerpadla. Hlína pod touto oblastí je prošpikovaná polem polyethylenových trubek, které jsou 2 metry a 1,3 metru hluboko, představující pole pro hromadění energie. Účinnost systému tepleného čerpadla zvyšuje přítomnost tepelné jímky o relativně stabilní teplotě – o odvádění a absorpci tepla se tedy nestará venkovní vzduch, a díky tomu teploty nijak zvlášť nekolísají. Termální ukládací kapacita hlíny rovněž umožňuje vysokou účinnost při změně mezi vytápěním a ochlazováním, které se střídají od rána do odpoledne.

Zvláštní venkovní klimatizační jednotka s vysoce výkonnou filtrací a stálou kontrolou teploty se stará o vysoce účinné větrání celé budovy. Nastavitelná okna a dveře v celé budově umožňují obyvatelům otevřít je tak, jak jim to je příjemné. Když je ovšem venku vzduch příliš studený nebo příliš teplý a okna ani dveře se nevyužívají, o větrání budovy se stará speciální venkovní klimatizace. Vzduch vháněný dovnitř ochlazuje či otepluje studená či horká voda, kterou do klimatizační jednotky dodává tepelné čerpadlo. Ilustrace na přední straně převzata s laskavým svolením společnosti EHDD Architects.

„Tepelné čerpadlo funguje od poloviny srpna a během veder se nám postaralo o chladné a příjemné pracovní prostředí,“ uvedl David Kaneda, ředitel IDeAs. „Tento energeticky účinný systém nám pomůže dosáhnout náš cíl: energetickou soběstačnost.“

 „Jsme nadšeni, že jsme přispěli ke stavbě jedné z prvních energeticky soběstačných administrativních budov,“ uvedl Clay Nesler, viceprezident pro globální energii a udržitelný rozvoj u firmy Johnson Controls.
„Tento projekt je zářným příkladem toho, co je možné, když se používají řešení a technologie dneška ke stavbě budov, které skutečně nastavují standard energetické účinnosti.“

Více informací o tomto domu najdete na www.z2building.com

Zdroj: Johnson Controls