ÚzemnéPlány.sk

Autor

Ing. Stanislav Števo, PhD.

Spoluautori

prof. Ing. Dušan Petráš, PhD.

Autor fotografií

Welsh_boy69, Studio UrbanArea

Zdroj

Vydavateľstvo EuroStav, s.r.o.

Zobrazení

16179

Dátum vydania

30. 09. 2011

Kategórie článku

• Architektúra

Súvisiace články

• Centrum pre návštevníkov pri Wesport Lake
• Solarcity Linz / Ako funguje "zelené" mesto
• SolarCity LINZ rôznorodosť v jednote

Hodnotenie článku

Článok sa mi páči / nepáči

45%

Celkový počet hlasov: 760

Nulový dom / Realita alebo fikcia?

Dom s nulovou produkciou CO2

V snahe minimalizácie vplyvu stavieb na životné prostredie Research Establishment (BRE) vyvinul dom s „nulovou produkciou“, ktorý bol postavený vo Watforde (Anglicko).

Srdcom konceptu pre Lighthouse [1] – „Maják“ je snaha o vytvorenie domova, kde inovatívne systémy ochrany životného prostredia a stavebné metódy nemajú vplyv na kvalitu života obyvate- ľov, ale vytvárajú adaptabilné, flexibilné priestory, ktoré sú určené pre trvalo udržateľné bývanie. „Maják“ má dve spálne a celkovo dve a pol podlažia s podlahovou plochou cca 100 m2.

Špecifické požiadavky sa premietli do architektúry domu, ktorá rieši niektoré veci trochu odlišne od štandardného modelu bývania (ako napríklad umiestnenie všetkých plôch na úrovni terénu). Obytné priestory sa nachádzajú v hornej časti, kde môžu využiť väčšinu prirodzeného svetla prichádzajúceho prostredníctvom okien a svetlíkov. Dom bol navrhnutý podľa trendu „vysoko odolných domov“ a podľa bývania s vysokými ukazovateľmi kvality. Môže sa pochváliť vysokou úrovňou tepelnej izolácie, pasívnym chladením a vetraním, kotlom na biomasu a pod. Kotol na biomasu spaľuje organické palivá, ako sú drevené pelety, ktoré sú považované za nulové emisie, pretože množstvo oxidu uhličitého, ktoré uvoľnia, pri ich spálení, je kompenzované množstvom, ktoré bolo absorbované pestovaním plodín. Dom má systém triedenia odpadov, ktorý umožňuje spáliť horľavý odpad a tiež využíva solárny systém (riešenie pre ohrev teplej vody, solárnym chladením, fotovoltickým energetickým systé- mom) a tepelné čerpadlo (všetky použité technológie sú vhodné pre integráciu nových alebo aj existujúcich budov). Táto stavba predstavuje strategický krok smerom k domom s nízkou alebo nulovou produkciou uhlíka*.

Architektúra

Reflektuje použitie špecifických technológií ako aj samotnú požiadavku vytvorenia stavby s nízkou produkciou oxidu uhličitého. Dom má jednoduchý, „stodolový“ tvar so 40 stupňovou sedlovou strechou, ktorá zahŕňa solárne panely a zberače dažďovej vody. Široká strecha zakrýva centrálny priestor – veľký, priestranný, zvrchu osvetlený obývací priestor so spálňami v prízemí.

Obytný priestor používa trámovú drevenú štruktúru. Pevnosť a stabilita kon- štrukcie je dosiahnutá v okamihu pripojenia prvého poschodia v úrovni stropu, pretože rámové konštrukčné usporiadanie prízemného podlažia nesie vertikálne zaťaženie „open-plan“ vrchného skeletu a zaisťuje stabilitu s ohľadom na zaťaženie múrov. Konštruovaný je pomocou patentovaného stavebného systému Kingspan off-site, TEK – vysokého výkonu SIPS (štrukturálne izolovaný blokovo založený systém). To práve pre tento prototyp poskytuje vysokú úroveň tepelnej izolácie a znižuje tepelné straty potenciálne o dve tretiny oproti štandardnému domu (U hodnôt 0,11W/m2 .K a škárová prievzdušnosť menej ako 1,0 m3 /hod.m2 pri 50 Pa). Základy tvoria kazetové drevené podlahy s lúčovými drevenými nosníkmi, vychádzajúcimi z úrovne terénu prichytenými rýchlymi pilotnými hlavami.

Tieto pilotné hlavy zabezpečujú minimálne zásahy do zeme a poskytujú dostatočnú pevnosť v meradle stredných príbytkov. Keď budova dosiahne koniec svojej užitočnej životnosti, môže byť celá konštrukcia rýchlo odstránená. Selektívna teplotná hmota – „fáza zmeny materiálu stropov“. Pri absorpcii tepla v miestnosti sa mikroskopické kapsule vložené v doske menia z pevného na kvapalné. Tento proces je vratný, keď sa miestnosti ochladia nočným vzduchom pomocou práce pasívneho systému zachytávania vetra.

Zachytávač vetra / svetelný lievik sa nachádza na streche, nad stredovou medzerou cez schodisko. Veterný lapač zabezpečuje pasívne chladenie a vetranie. Pri otvorení tohto lapača prúdiaci vzduch tlačí horúci vzduch smerom nadol k miestu vykurovania, čím ho rozptyľuje a znižuje tepelný únik. Svetelný lievik prináša denné svetlo hlboko do vnútra domu.

Služby a energie

Integrácia inteligentného merania a monitorovania, ktoré zaznamenáva spotrebu energie umožňuje obyvateľom zistiť akékoľvek plytvanie a tým prispieť k podpore efektívnosti chodu domu. Obnoviteľnú energiu poskytuje kotol na biomasu s automatickým systémom zásoby pre vykurovanie. Fotovoltika poskytuje všetku elektrinu pre domácnosť a slnečné kolektory poskytujú teplú vodu, čo umožňuje vypnúť kotol v lete. Strešný „veterný lapač“ poskytuje bezpečné nočné vetranie pre pasívne chladenie, čo v spojení s tepelnými vlastnosťami stropných dosiek stropov a externým tienením pomáha k ovládaniu teploty vnútorného prostredia a k zvýšeniu komfortu obyvateľov pri zabezpečení chladenia domu v letných mesiacoch.

Tieto obnoviteľné zdroje energie a pasívne stavebné prvky znižujú náklady palív pre vykurovanie a ohrev vody v Lighthouse na asi 50 eur za rok, pričom všetka elektrická energia je dodávaná prostredníctvom solárnych technológií, preto sú elektrické prevádzkové náklady úplne odstrá- nené. Celkové náklady na zdroje v bež- nom dome boli znížené približne o 94 % (mimo štandardné poplatky). Časový horizont návratnosti investícií však zrejme presiahne životnosť samotnej stavby (čo je väčšinou vždy pri vývojových rie- šeniach) avšak práve takéto vývojové štúdie znižujú ceny následných širšie využívaných riešení.

Nulový dom? Realita alebo výmysel?

Podrobnejšie analyzujme, či ide naozaj o nulový dom (z pohľadu produkcie CO2). „Kotol na biomasu spaľuje organické palivá, ako sú drevené pelety, ktoré sú považované za nulové emisie, pretože množstvo oxidu uhličitého, ktoré uvoľ- nia, pri ich spálení, je kompenzované množstvom, ktoré bolo absorbované pestovaním plodín.“

Výrobný proces peliet zahŕňa zvoz suroviny, triedenie suroviny, sušenie suroviny, peletizáciu, chladenie peliet, uskladnenie, balenie a dovoz peliet. Každý z týchto procesov vyžaduje použitie určitých zariadení a energie (zvoz suroviny – kamiónová doprava, sušenie suroviny – potreba cca 5 MJ na 1 kg odparenej vody [2], peletizácia – štiepkovač, peletovací lis, atď.). Každý proces produkuje určitým spôsobom CO2, preto „množstvo oxidu uhličitého, ktoré uvoľnia pri ich spálení, je kompenzované množstvom, ktoré bolo absorbované pestovaním plodín“ je veľmi zavádzajú- ce z celkového pohľadu produkcie oxidu uhličitého.

Ak chceme posúdiť energetickú náročnosť budovy alebo jej vplyv na životné prostredie, musíme analyzovať celý životný cyklus budovy (od výroby materiálov, až po demoláciu budovy a recykláciu) a nielen čas užívania budovy.

Každý prvok (systém) stavby musí byť vyrobený. Táto výroba sa uskutoční pomocou určitej technológie a nástrojov a spotrebúva energie a materiály. Nástroje musia byť tiež vyrobené pomocou ďalšej technológie, ktorá opäť spotrebuje určitú energiu a materiály. Materiály sú výsledkom spracovania surovín, ktoré sú extrahované z prírody pomocou energie a určitých nástrojov (technológie) … takto by sme mohli pokračovať donekonečna.

Takáto analýza môže odhaliť fakt, že výroba samotných technológií môže spotrebovať viac energie ako potencionálne úspory, ktoré použitá technológia ponúka***. Táto analýza sa nazýva „hodnotenie životného cyklu“ (life cycle assessment) [3].

Hodnotenie životného cyklu

Hodnotenie (posúdenie) životného cyklu (LCA – life cycle assessment, tiež známe ako analýza od kolísky do hrobu „from-cradle-to-grave“) [4], je technika pre posúdenie vplyvu produktu na životné prostredie spojené vo všetkých fázach životného cyklu – „od kolísky do hrobu“ (t. j. od ťažby surovín cez spracovanie materiálov, výrobu, distribúciu, používanie, opravy, údržby po likvidáciu alebo recykláciu).

Ciele a účel LCA

Cieľom LCA je porovnať celý rad účinkov environmentálnych vplyvov priradených k tovarom a službám s cieľom zlepšiť procesy, podporiť hospodárnosť a poskytnúť solídny základ pre kvalifikované rozhodnutia. Termín „životný cyklus“ sa odvoláva na predstavu, že objektívne a komplexné hodnotenie vyžaduje posúdenie produkcie surovín, výroby, distribúcie, používania a likvidá- cie, vrátane medziprepráv a všetkých ostatných úkonov potrebných k existencii výrobku.

Atribútový a konsekvenčný LCA

Existujú dva hlavné typy LCA, atribú- tový a konsekvenčný. Atribútový LCA usiluje o zistenie záťaže spojenej s výrobou a používaním určitého výrobku, služby alebo procesu v určitom okamihu (zvyčajne v nedávnej minulosti). Konsekvenčný LCA sa snaží identifikovať environmentálne dôsledky rozhodnutia alebo navrhovanej zmeny v systéme podľa štúdie (orientovanej na budúcnosť), čo znamená, že do úvahy môžu byť vzaté trhové a hospodárske dôsledky rozhodnutia [5].

Sociálny LCA je vo vývoji a predstavuje prístup k životnému cyklu s cie- ľom vyhodnotiť sociálne vplyvy alebo potenciálne dopady. Sociálny LCA by sa mal považovať za prístup, ktorý je komplementárny k environmentálnemu LCA.

Postupy posudzovania životného cyklu (LCA) sú súčasťou ISO 14000 environmentálneho manažmentu: v ISO 14040: 2006 a 14044:2006. (ISO 14044 nahrádza staršie verzie ISO 14041 ISO 14043).

Štyri hlavné fázy

Podľa noriem ISO 14040 a 14044 je hodnotenie životného cyklu vykonávané v štyroch odlišných fázach, ako je zná- zornené na obrázku. Fázy sú často vzá- jomne závislé od toho, že výsledky jednej fázy budú informovať o dokončení ostatných fáz.

1. Cieľ a predmet

LCA začína s explicitným uvedením cieľa a predmetu (oblasti) štúdie, ktorá stanovuje rámec štúdie a vysvetľuje, ako a komu majú byť výsledky oznámené. Ide o kľúčový krok a ISO normy vyžadujú, aby cieľ a oblasť LCA boli jasne definované a v súlade so zamýšľanou aplikáciou.

2. Inventarizácia životného cyklu

Inventarizácia životného cyklu (LCI – life cycle inventory) zahŕňa vytvorenie súpisu tokov z a do prírody pre produkt (výrobok). Súpis tokov zahŕňa vstupy vody, energie, surovín a výstupy (emisie, odpady) do ovzdušia, pôdy a vody. Pre vytvorenie takéhoto zoznamu sa vytvorí tokový (prúdový) model technického systému na základe údajov o vstupoch a výstupoch. LCI pokrýva celú škálu vstupov a výstupov, obvykle s cieľom pokrytia 99 % hmotnosti výrobku, 99 % energie spotrebovanej pri jeho výrobe a všetky ekologicky citlivé toky aj keď spadajú len do 1 % úrovne vstupov.

3. Posúdenie vplyvu životného cyklu

Inventarizačnú analýzu nasleduje posúdenie (hodnotenie) vplyvu. Táto fáza LCA je zameraná na hodnotenie významnosti potenciálnych dopadov na životné prostredie podľa toku výsledkov LCI.

4. Interpretácia

Interpretácia životného cyklu (Life Cycle Interpretation) je systematický postup na identifikáciu, kvantifikáciu, kontrolu a vyhodnocovanie informácií z vý- sledkov inventarizácie životného cyklu a/alebo posudzovania vplyvov životného cyklu. Výsledok fáze interpretácie je súbor záverov a odporúčaní k štúdii. Hlavným účelom vykonávania interpretácie životného cyklu je určiť úroveň dôvery v konečné výsledky a ich nestranné úplné oznámenie (úplné a presným pravdivým spôsobom). Interpretácia výsledkov LCA nie je tak jednoduchá, v zmysle „3 je lepšie ako 2, preto je alternatívna A najlepšia voľba!“ Interpretácia výsledkov LCA začína pochopením presnosti výsledkov a zaistením splnenia cieľa štúdie.

***Kontroverzný výsledok „rannej“ LCEA (Life cycle energy analysis) tvrdí, že výroba solárnych článkov vyžaduje viac energie ako môže byť využitej pri ich použití. Výsledok bol neskôr vyvrá- tený [6] [7], avšak využitie solárnych článkov je stále diskutabilné.

Aké sú výhody použitia LCA?

LCA pomáha vyhnúť sa presunu environmentálneho problému z jedného miesta na druhé [8]. LCA umožňuje študovať celý výrobný systém teda vyhnúť sa sub-optimalizácii, ku ktorej by mohlo dôjsť len v rámci zamerania štúdie v rámci jedného procesu. Napríklad pri voľbe medzi dvoma konkurenčnými výrobkami, sa môže zdať, že variant 1 je lepší pre životné prostredie, pretože vytvára menej pevných odpadov ako variant 2. Avšak, po vykonaní LCA by mohlo byť stanovené, že prvá možnosť v skutočnosti vytvára väčší vplyv na životné prostredie, pri meraní vo všetkých troch médiách (vzduch, voda, pôda) (napr. môže to spôsobiť viac chemických emisií počas fázy výroby). Preto môže byť druhý produkt (ktorý produkuje pevný odpad) považovaný za zdroj menších škôd (v ponímaní „od kolísky do hrobu“) pre životné prostredie ako vplyv prvej technológie, pretože má nižší objem chemických emisií [5].

LCA tak môže pomôcť rozhodnutiu výrobcu pri výbere produktu alebo procesu, ktoré vyústi v čo najmenší dopad na životné prostredie. Táto informácia môže byť použitá s inými faktormi, ako sú náklady a údaje o výkone pre výber výrobku alebo procesu. LCA identifikuje vplyvy prevodu jedného média do druhého na životné prostredie (napr. vylučovanie emisií do ovzdušia z odpadovej vody a naopak) a/alebo z jednej fázy životného cyklu do druhej (napr. z používania a opätovné použitie výrobku ako suroviny).

Posúdenie životného cyklu nulového domu

Podľa zásad LCA sa javí označenie domu „Lighthouse“ ako „nulový dom“ za nezmyselné a zavádzajúce. Ak chceme posúdiť produkciu emisií (napr. CO2 ) ako aj energetickú náročnosť budovy musíme zvážiť oveľa viac faktorov ako len emisiu CO2 od okamihu užívania budovy. Rovnako nezmyselné by sa javilo označenie „nulový elektromobil“, ktorý by mal nulovú spotrebu fosílnych palív, avšak jeho výroba, vývoj a dobíjanie batérií by spotrebovali viac fosílnych palív ako prevádzka klasického automobilu (70 % svetovej elektrickej energie sa vyrába z fosílnych palív, preto nabíjanie batérií elektromobilu nepriamo znamená spotrebovávanie fosílnych palív).

Ak pomocou LCA analyzujeme stavby našich prarodičov (napr. Oravská drevenica) či už z pohľadu produkcie CO2 alebo energetickej náročnosti zistíme, že častokrát dnešné „nulové“ resp. „ekologické“ stavby majú oveľa horší dopad na životné prostredie. V súčasnosti sa preto označenie „eko“ javí v mnohých prípadoch ako čisto marketingový ťah.

Pre určenie vplyvu budovy na životné prostredie je dôležité dôsledne zvážiť celý životný cyklus budovy. Od architektonického konceptu, cez použité materiály až po jednotlivé technológie, ktoré bude budova využívať. Nad každým rie- šením však vždy stojí človek a jeho potreby, ktoré v konečnom dôsledku určujú spotrebu a opodstatnené využí- vanie prírodných zdrojov, teda aj vplyv samotnej budovy na životné prostredie.