Inteligentní budovy šetří energii
Hovoří-li se tedy o „inteligentních budovách“, hovoří se obvykle také o snižování energetické náročnosti, a tedy o snižování provozních nákladů. Téma inteligentních budov tak má významný dopad celospolečenský zejména v oblasti ekologie, šetrnosti k životnímu prostředí, upřednostňování obnovitelných zdrojů energií jako základní moment filozofie „trvale udržitelného stavění“. Moderní stavební koncepce se vědomě otevírají svému okolí s cílem optimálně využít všechny dostupné energetické potenciály uvnitř a vně budov.
„Slovo inteligentní znamená dynamickou, téměř živou schopnost budovy přizpůsobit se měnícím se denním podmínkám nebo střídáním ročních období, aby se dosáhlo snížení spotřeby primární energie v budově. Budova může být označena jako inteligentní jen tehdy, když využívá přírodních obnovitelných zdrojů energie slunce, světla či větru, vzduchových proudů nebo vody či země jako zdroje tepla, aby zabezpečila požadavky na budovu, pokud jde o vytápění, ochlazování a osvětlení.“ (Ing. arch. Miloš Florián z Ústavu stavitelství Fakulty architektury ČVUT, jeden z našich předních odborníků na tuto tematiku, v prvním čísle IV. ročníku časopisu ASB).
Využívání denního světla a větrací systémy, které může uživatel sám regulovat, šetří značnou část energie, které spotřebují konvenčně projektované kancelářské budovy, a nabízí přitom zaměstnancům maximální kvalitu pracovního prostředí díky optimálnímu osvětlení a příjemným tepelně klimatickým podmínkám.
Tepelnou a sluneční ochranou, využíváním solárního tepla a denního světla a rozvodné techniky v budově se šetří náklady na energii a vytvářejí pracoviště, která umožňují efektivní práci. Cílem je minimální spotřeba stávajících, fosilních zdrojů, jakož i jejich maximální využití. Nejnovější zkušenosti ze zahraničí také jednoznačně potvrzují, že takto realizované budovy přinášejí v těchto směrech pozitivní výsledky. Také se ukazuje, že pracovníci se v těchto budovách lépe cítí, vyskytuje se zde statisticky méně chorob a všeobecně se zde projevuje lepší a vyšší aktivita.
Nové přístupy představují komplex hledisek tvořených jak faktory ryze ekonomickými a provozními, tak faktory společenskými a to nejen v rovině utilitárního zájmu pracovního prostředí a pohody zaměstnanců objektu, ale také v rovině celospolečenských zájmů, především po stránce životního prostředí a ekologie.
Sol – Skin ukazuje cestu
Jedním z nejreprezentativnějších příkladů realizace budovy tohoto druhu je správní budova firmy Götz GmbH ve Würzburgu v SRN, tzv. „Sol – Skin“, která je charakteristická promyšlenou koncepcí struktury pasivních i aktivních prvků a zařízení budovy v návrhu a následné konkrétní realizaci do komplexní soustavy, sledující především maximální využití přirozených zdrojů tepla a přirozených způsobů chlazení, včetně získávání el. energie. V pasivní oblasti je to především plnohodnotná „klimatická“ dvojitá fasáda s vertikálním i horizontálním pohybem vzduchu, v aktivní oblasti chladicí stropy, sluneční kolektory, fotovoltaické články a plynoelektrické kogenerační jednotky. V centrálním prostoru uvnitř budovy je také významným prvkem vytvářejícím pohodu prostředí velká vodní plocha v kombinaci se vzrostlou zelení.
„Sol – Skine“ je v oblasti ekologického stavění něco podobného, jako je Le Corbuisierova „Vila Savoye“ v oblasti moderního bydlení a architektury. Jsou zde „vytyčeny“ cesty do budoucna.
V posledních letech se můžeme v Evropě setkat s řadou budov, zejména v Německu (např. Komerz Bank ve Frankfurtu nad Mohanem, budova Centrály koncernu RWE AG v Essenu, budova „Městská brána“ v Düsseldorfu, budova Victoria – Ensemble v Kolíně nad Rýnem a další), u kterých se principy komplexně realizované ve Würzburgu aplikují, většinou však spíše dílčím způsobem, převážně hlavně dvojité fasády.
To platí i u nás, kde se rovněž v některých případech použily ve větší či menší míře inovativní technologie a metody stavebně technických řešení. Jsou to však také spíše dílčí řešení, použití některých prvků v oblasti tepelné techniky, v pasívní rovině pak především dvojité fasády (např. budova Administrativně obchodního centra – Plaza Karlín v Praze 8–Karlíně, budova ČSOB v Praze 5–Radlicích a další).
Předchůdci inteligentních budov v mé praxi
Já osobně se touto problematikou aktivně zabývám prakticky od začátku své projektové praxe, v řadě případů to byly především specifické momenty související s charakterem staveb pro spojové účely.
V rámci stavby areálu Tranzitního plynovodu a budov Federálního ministerstva paliv a energetiky v Praze na Vinohradech to byla dvojitá fasáda na administrativních budovách. Na stavbě Televizního vysílače Ostrava–Hošťálkovice jsme aplikovali myšlenku předsazeného pláště snižujícího tepelnou zátěž objektu, kdy clonu zajištující komínový efekt tvoří smaltované plechy používané tehdy sériově na stavbě silážních věží. Při návrhu a realizaci spojových budov se spojovými technologiemi mají tyto momenty především význam ve snižování tepelné zátěže od slunečního záření, protože u těchto budov je hlavním vnitřním zdrojem tepla technologické zařízení pracující prakticky 24 hodin denně, takže snížení potřeby chladicího výkonu znamená vždy významný přínos. Proto jsme pak tyto principy rozvíjeli a uplatnili je mimo jiné na stavbě automatické telefonní ústředny v Praze 6–Dejvicích, v Praze 6–Řepích a v Hradci Králové na stavbě Tranzitní telefonní ústředny.
To byla v podstatě též předsazená hliníková clona před tehdejší typový boletický fasádní systém s možností uzavírání vzduchové mezery tak, aby otevřená v létě umožňovala funkci komínového efektu, a tím se docilovalo ochlazování objektu, naopak v zimě aby uzavřená vytvářela tepelný polštář. V případě řešení stavby Televizního vysílače Praha–město mimo obecně inovativní tendence hrály důležitou roli aspekty tepelně-technických parametrů objektů v souvislosti s vytápěním na bázi elektrické energie spojené výraznou měrou s využíváním odpadního tepla z vysílačů. To prakticky vytápí objekty areálu po celou topnou sezonu, přičemž kabiny vyhlídky a kavárny na věži i provozní budova u paty věže jsou řešeny systémem dům v domě, kde je zajištěno proudění vzduchu mezi vnitřním tepelněizolačním a vnějším ocelovým pláštěm kabin a mezi vnější skleněnou předsazenou fasádou a pláštěm budovy a prostorem půdy budovy.
Realizace, které jsem zde uvedl, představují pouze aplikaci dílčích principů, nikoliv komplexnější systém. Zejména nebylo tehdy možné zabývat se možností centrálního řízení těchto prvků, byly vždy v podstatě technicky pasivní, nebyla k dispozici výpočetní řídicí technika apod.
Inovace pro Komerční banku
V návrhu a projektu budovy Technologicko-informačního centra Komerční banky v Praze 4–Na Pankráci v letech 1997 – 1999 se nám podařilo určitým způsobem zúročit všechny předchozí snahy i dílčí zkušenosti.
Pro tuto budovu byla navržena řada inovativních technologií, zejména tepelná čerpadla, zařízení pro rekuperaci, chladicí stropy, zařízení pro solární ohřev užitkové vody a fotovoltaické články ve fasádním zasklení jako doplňkový zdroj elektrické energie.
Budova byla dále vybavena centrálním řídicím systémem kompletní struktury stavby (tepelná technika, činnost elementů klimatické fasády, činnost měření a regulace, požární ochrana, zabezpečovací systém, sledování vnějších klimatických podmínek) s koncepcí realizace tzv. inteligentní budovy.
Hlavním momentem celého projektu bylo použití technologie obnovitelných zdrojů ve formě plně funkční interaktivní klimatické dvojité fasády se systémem vertikálního i horizontálního pohybu vzduchu s propojením do dvojitého střešního pláště ve formě zelené střechy a ve spojení se systémem nočního ochlazování železobetonových konstrukcí budovy.
Tento projekt byl zařazen v roce 2000 do programu „SENSOR“ EU a v listopadu 2001 prezentován na mezinárodní konferenci „Udržitelné stavebnictví a solární energie 2001“ v Brně. V důsledku změny majitele však výstavba, na kterou bylo v roce 2002 vydáno stavební povolení, realizována nebyla.
Diamond Point
Inovativní přístupy v technice prostředí a to jak v oblasti pasivního řešení, tak v oblasti řešení aktivních zařízení byly realizovány na stavbě administrativní budovy Diamond Point v Praze 8, Na Těšnově.
V oblasti dispozičně-provozního uspořádání struktura dispozice přináší velmi flexibilní možnosti uspořádání pracovišť od buňkových, přes kombinované až po skupinové (open) kanceláře. To je mimo jiné umožněno zvoleným skladebným modulem 135 cm, kdy členění fasády navazuje na členění podhledu ve formě „bandrastru“ o šířce 15 cm (takže podhledové kazety chladicích stropů o délce 120 cm lze volně vyklápět), který umožňuje situovat dělicí příčky v každém z těchto modulů. Tomu také odpovídá rozmístění topných panelů u parapetu a zavěšených svítidel přímého a nepřímého osvětlení.
V oblasti techniky prostředí je to především použití chladicích stropů v celém rozsahu budovy v kombinaci s tepelnými čerpadly a dvojitou fasádou.
Jsou zde použity alternativní zdroje tepelné energie a to tepelná čerpadla „vzduch – voda“, která jsou zároveň zdrojem chladicí vody pro chlazení. Protože však provozní parametry topné vody jsou pouze do +45 °C a jednotky tepelných čerpadel lze provozovat pouze do venkovní teploty – 3 °C, je pro období s nižšími venkovními teplotami zároveň instalována plynová teplovodní kotelna jako zdroj tepla pro vytápění, která je ovšem v provozu vždy jen poměrně krátkou dobu z celého otopného období. Ve snaze o zajištění vysokého standardu vnitřního klimatu a možnosti současného vytápění na neosluněné a i chlazení na osluněné straně objektu, zejména v přechodných obdobích jara a podzimu a ve snaze o maximální bezporuchovost instalovaného zařízení, bylo zvoleno řešení v podobě samostatných oddělených systémů.
Nízkoteplotní systém vytápění je řešen instalací deskových otopných těles do parapetu kancelářských prostor s dělením do každého modulu fasádního pláště. V částech oblouků, kde je prosklení fasády až k podlaze, jsou instalovány podlahové konvektory rovněž s dělením do každého modulu fasádního pláště. Dělení otopných těles dle modulů fasádního pláště zabezpečuje maximální variabilnost užitných prostorů umožňující bez dodatečných úprav libovolné řešení velikosti kanceláří dle přání a požadavků nájemců.
Pro zajištění požadovaných parametrů mikroklimatu prostředí v letním období je navrženo chlazení kancelářských prostor v celém objektu systémem sálavého stropního chlazení pomocí tzv. „chladicích stropů“, které jsou řešeny do podhledových kazet s dělením, včetně regulačního systému rovněž podle modulů fasádního pláště, takže i tento systém vytváří optimální možnosti pro vnitřní dispoziční řešení velikosti kanceláří. Zajištění vnitřních parametrů mikroklimatu prostředí je doplněno nuceným přívodem čerstvého vzduchu v hygienické normě, který je rovněž tepelně upravován (v zimě dohříván a v létě dochlazován, včetně zvlhčování). Navržený energeticky úsporný systém tepelně-technického řešení byl sice investičně náročnější, ale přináší podstatné úspory provozních nákladů.
Aktivní zařízení jsou v pevné vazbě na pasivní řešení tepelně technických vlastností budovy. Je to zejména použití dvojité fasády (splňující v plné míře současné přísné požadavky na její vlastní technické provedení) na převážnou část opláštění a stínění oken elektronicky ovládanými žaluziemi doplněné o pevné slunolamy, včetně využití vhodně dimenzovaných přesahů nadpraží v přímé souvislosti s průběhem oslunění budovy. Cílem tohoto řešení je především maximální eliminace tepelné zátěže od slunečního záření, ovšem dvojitá fasáda znamená pozitivní přínos i v zimě.
Samozřejmě, že nedílnou součástí celé této koncepce je centrální systém řízení. Konkrétně SBTI firmy Siemens, který zajišťuje optimální chod všech zařízení v budově, jak techniky prostředí, tak elektrické energie, požární ochrany a zabezpečení objektu.
Funkční schema techniky prostředí v budově Diamond Point
Ing. arch. Václav Aulický
Foto: archiv autora
Autor je architektem, pracuje ve společnosti Spojprojekt Praha, a. s.- Atelier Aulický jako ředitel společnosti. Vede též ateliér architektonické tvorby Ústavu stavitelství Fakulty architektury.
