ÚzemnéPlány.sk

Autor

Prof. Ing. Jozef Hraška, PhD.,SvF STU v Bratislave Recenzent: Prof. Ing. arch. Robert Špaček, CSc., FA STU v Bratislave

Zdroj

Vydavateľstvo Eurostav

Počet zobrazení

15940

Kategórie

Súvisiace články

• Sklo v súčasných fasádach administratívnych budov
• Zelené fasády budov
• Súčasné dvojité transparentné fasády
• Všetky nové budovy majú byť energeticky samostatné od roku 2019
• Nová odbavovacia budova v Karlových Varoch
• Knižnica v zlatej veži, Nemecko
• Nová výstavba v kolínskom prístave
• Gwanggyo Power Center – cestovanie v čase skutočnosťou
• Súčasné trendy v navrhovaní obytných štruktúr

Trendy v tvorbe obvodových stien budov

Aj u nás pôsobia požiadavky a trendy, ktoré si vyžadujú inovácie prakticky vo všetkých oblastiach stavebníctva. Z nich môžeme spomenúť: krátky čas výstavby, individuálne architektonické riešenie, zvyšujúce sa požiadavky na kvalitu vnútorného prostredia, legislatívny tlak na energetickú hospodárnosť, stupňujúci sa tlak na ekologické hľadiská v procese výstavby a užívania budov, výstavba polyfunkčných budov s požiadavkami na ich flexibilitu, prienik informačných technológií prakticky do všetkých oblastí ľudskej činnosti, požiadavky na hospodárnosť výstavby a prevádzky budov z hľadiska ich celoživotného cyklu. Niektoré z uvedených trendov sa prejavujú už dlhší čas a v plnej miere, niektoré zatiaľ menej.

Predpokladá sa, že ekologické hľadiská a nároky na hospodárnosť výstavby a prevádzky budov z hľadiska ich celoživotného cyklu, budú už v blízkej budúcnosti patriť k dominantným požiadavkám. V rámci postupne sa stupňujúcich nárokov na parametre trvalo udržateľnej výstavby má významnú úlohu jej energetická hospodárnosť a ekologické súvislosti prejavujúce sa dôrazom na zdravé vnútorné prostredie a čo najmenšie negatívne dopady výstavby na životné prostredie. Zatiaľ pomerne autonómne chápané požiadavky na vnútorné prostredie, s ktorými je priamo spojená prevádzková energetická náročnosť, sa dostávajú do širokých politicko-ekologických súvislostí.

Politika EÚ v tejto oblasti sa dá zjednodušene a stručne vyjadriť ako efektívne uplatňovanie obnoviteľných zdrojov energie a polygenerácie v ekologických budovách. V týchto rámcoch má riešenie obalových konštrukcií budov kľúčové postavenie. Vo svete sa môžeme stretnúť s množstvom bizarných riešení, ktoré sú atraktívne a v oznamovacích prostriedkoch sa im poskytuje až neprimeraná pozornosť. V tomto článku sa nemienim venovať „trendom“ tohto druhu. Prezentované informácie sa týkajú trendov a sčasti problémov v navrhovaní obvodových stien budov, ktoré sú viditeľné aj v súčasnej architektúre realizovanej na Slovensku.

Trendy podmieňujúce inovácie

Obvodové steny sú multifunkčná časť budov. Ich riešenie musí vyhovieť množstvu požiadaviek. V poslednom čase sa v navrhovaní obvodových stien dostali do popredia požiadavky na: variabilnú a kontrolovanú výmenu slnečného žiarenia, tepla, vlhkosti a vzduchu v závislosti od momentálnej výhodnosti, transparentnosť, využívanie slnečného žiarenia a denného svetla, zvýšené požiadavky na bezpečnosť (požiarnu, proti vlámaniu, vandalizmu, riziku vzniku porúch…), prefabrikáciu, elektrifikáciu a automatizáciu.

V procese navrhovania a realizácie obvodových stien budov sa uplatňujú nielen technicko-ekonomické požiadavky, ale významnú úlohu majú aj architektonicko- estetické hľadiská a v poslednom čase sa stále významnejším spôsobom uplatňujú už spomínané environmentálne zretele (technika v podstate na ne reaguje).

Prakticky všetky parametre, ktorým obvodové steny musia vyhovieť, sú vzájomne podmienené. Váha jednotlivých požiadaviek sa mení v čase a je tiež vo výraznej miere určovaná účelom a celkovým riešením konkrétnej budovy. V súčasnosti majú značnú váhu požiadavky na vysokú energetickú hospodárnosť budovy. Aktuálne používané kritériá energetickej hospodárnosti sú zamerané na prevádzkovú spotrebu energie. Nezriedka je možno, najmä v zahraničí, vidieť riešenia obvodových stien, ktoré sú technicky a materiálovo veľmi náročné. Dokonca energetická náročnosť ich výroby a prevádzky v niektorých prípadoch prevyšuje energetické úspory, ktoré sú schopné priniesť počas svojho života.

V apríli 2004 Európska komisia schválila Mandát M/350 na prípravu sústavy európskych noriem udržateľnosti výstavby. Následne vznikla technická komisia CEN/TC 350, ktorá je zodpovedná za vývoj európskych noriem na posudzovanie udržateľného rozvoja nových a existujúcich budov, za normy na environmentálne deklarácie stavebných výrobkov, ktoré sa budú používať na integrované posudzovanie vlastností budov počas ich celého životného cyklu. Snaha o vyvážené vzťahy najmä medzi environmentálnymi, sociálnymi (zdravotnými a pohodovými) a ekonomickými aspektmi výstavby budov, môže už aj dnes významným spôsobom ovplyvňovať inovácie obvodových stien budov.

Inovácie obvodových stien

Obvodové steny sú súčasťou budovy ako celku a ich riešenie má byť v súlade s jej architektonickou, konštrukčnou, energetickou koncepciou (vykurovaním, vetraním, chladením, osvetlením), regulačnou a automatizačnou technikou. V posledných rokoch sa objavilo množstvo energetických koncepcií budov, napríklad inteligentné budovy, nulové domy, CO2 neutrálne budovy, pasívne budovy, 3-litrové domy atď. Riešenie obvodových stien má byť v logickom súlade s koncepciou budovy, teda v inteligentnej budove očakávame inteligentnú obvodovú stenu (nemusí to byť iba dvojitá vetraná celozasklená stena).

Podobne pasívna budova, čo v Strednej Európe predstavuje najčastejšie budovu vykurovanú teplovzdušne s využitím tepelného čerpadla, musí mať vzduchotesné a tepelnoizolované obalové konštrukcie. Z hľadiska nízkej prevádzkovej energetickej spotreby sú, v súčasnom systéme energetickej certifikácie, pasívne domy vysoko hodnotené.

Komplexné ekologické hodnotenie so zohľadnením zabudovanej energie, životnosti komponentov a podobne už nemusí byť natoľko priaznivé. V obvodových stenách nízkoenergetických domov sa dominantne uplatňujú vysokoúčinné tepelné izolácie a transparentné výplne s nízkym súčiniteľom prechodu tepla.

Vo väčšine prípadov, najmä vo výstavbe budov na bývanie, sa používajú osvedčené materiály a technológie. Ich inovácie spočívajú predovšetkým v používaní materiálov so zlepšenými tepelnoizolačnými vlastnosťami, vo zvýšení vzduchotesnosti, v zmiernení problémov s vlhkosťou a pod. Existuje však aj opačný prístup.

Vyvíjajú sa integrované modulárne sústavy obvodových stien, ktoré majú byť systémom „plug&play“ aplikovateľné na rôzne budovy. Cieľom je dosiahnuť v jednom modulárnom systéme symbiózu všetkých zložiek, ktoré sú tradične spojené s navrhovaním obalových konštrukcií budov – teplo, svetlo, vzduch, estetika, hospodárnosť a ekológia. Integrujú a optimalizujú sa všetky uvedené požiadavky. Spôsoby riešení môžu byť rôzne, napríklad technika prostredia tvorí priamo súčasť obvodovej steny, podobne solárne kolektory alebo slnečné clony sú integrálnou súčasťou obvodovej steny atď. Vybavenie stien meracou a regulačnou technikou dokáže zabezpečiť ich vysokú adaptabilitu. Tento vývoj predstavuje integrované inovácie, hovorí sa o integrovaných obvodových stenách.

Neustále prebiehajú aj inovácie jednotlivých prvkov stien, ktoré sa môžu uplatniť nielen v rámci integrovaných obvodových stien. Energeticky úsporný môže byť napríklad systém kontrolovaného prirodzeného vetrania oknami. Vetranie týmito systémami býva regulované podľa teplotných a tlakových rozdielov medzi interiérom a exteriérom. V letnom období sa môže automaticky nastaviť aj nočné prevetrávanie.

Napriek tomu, že okná potrebujú senzory na zaznamenávanie údajov o zrážkach (daždi aj snehu), rýchlosti vetra a interiérových a exteriérových teplotách a aktuátory, teda sú ekonomicky náročnejšie v porovnaní s riešením odkázaným iba na ľudskú obsluhu, dá sa takéto riešenie považovať za konkurencieschopné so systémami umelého vetrania.

Mnohé inovatívne riešenia obvodových stien vychádzajú z premisy, že čím flexibilnejšie dokážu steny reagovať na zmeny počasia a požiadavky užívateľov, tým budú prevádzkovo energeticky menej náročné. Okrem znižovania energetickej náročnosti sa v tejto filozofii prejavuje aj snaha o zachovanie čo najväčšieho kontaktu ľudí v interiéri s vonkajším prírodným prostredím, ktoré je pre človeka prirodzenejšie ako umelé, klimatizované prostredie.

Víziou je realizovať obvodové steny tak, aby boli energeticky neutrálne alebo ziskové a to dokonca aj na existujúcich starších budovách. Vzhľadom na to, že väčšinu energie spotrebovávajú staršie budovy, venuje sa široká pozornosť ich modernizácii s cieľom znížiť energetickú spotrebu budov napríklad na polovicu, alebo na úroveň aktuálnych normatívnych požiadaviek.

Viaceré európske výskumné programy si dávajú ešte ambicióznejšie ciele. Programy Ecobuildings, Concerto, Intelligent Energy of Europe resp. niektoré z ich podprogramov majú cieľ prekročiť národné požiadavky na energetickú hospodárnosť budov. Vyvíjajú sa systémy CO2 neutrálnych existujúcich domov, v rámci ktorých sa pred dané obvodové steny vytvára tesná fotovoltická fasáda minimalizujúca tepelné straty a čiastočne produkujúca teplo a aj určité množstvo elektrickej energie.

Obrovské množstvo materiálov, prvkov, konštrukcií a systémov uplatniteľných v navrhovaní obvodových stien, poskytuje architektom a stavebným konštruktérom neobyčajne široký priestor pre kreativitu. Zároveň sa však otvára priestor pre vznik rôznych porúch. Poruchy vznikajú často z toho dôvodu, že výskum a vývoj sa orientuje predovšetkým na jednotlivé konštrukcie a komponenty, z ktorých obvodové steny pozostávajú.

Tam, kde sa jednotlivé komponenty stretávajú je riziko vzniku porúch najvyššie. V obvodových stenách vysokých budov sa tieto riziká stupňujú. Problémy môžu byť spôsobené aj kombináciou rôznych inovatívnych systémov, pričom chýbajú dostatočné skúsenosti, napr. s obkladmi. Dosiahnuť dostatočný vizuálny kontakt s vonkajším prostredím cez celozasklenú a tienenú fasádu môže byť tiež problém.

Požiadavky na zrakovú pohodu vo veľkoplošných administratívnych priestoroch s množstvom počítačových pracovísk sú náročné. Zabezpečiť súčasne účinnú protislnečnú ochranu, vizuálnu pohodu a kontakt s exteriérom nie je jednoduchá úloha. Vyvinulo sa množstvo tieniacich systémov (napr. perforované textilné clony, čiastočne perforované žalúzie) a spôsobov presmerovania svetla do hĺbky interiéru, ktoré znižujú jas osvetľovacích otvorov, zrovnomerňujú denné osvetlenie vnútorných priestorov a pomáhajú zmierňovať uvedené problémy.

Riešenie jedného problému často vyvoláva problém iný. Napríklad vysoká vzduchotesnosť obvodových stien vedie k zvýšenej vlhkosti vzduchu v mnohých typoch budov. Následne sa to prejavuje kondenzáciou vodných pár v konštrukcii obvodových stien, alebo na ich povrchu, vo vzniku plesní a v niektorých prípadoch sa v zimnom období tvorí v stenách dokonca ľad.

Výraznejšie inovácie v architektúre sú spravidla spojené s pokrokom, ktorý sa dosiahol v materiálnej báze stavebníctve. Podstatné zlepšenie tepelnoizolačných vlastností zasklení budov sa široko prejavilo v celozasklených priečeliach mnohých moderných budov. Ak by sme okno s tradičným dvojitým zasklením čírymi tabuľovými sklami nahradili moderným nízkoemisným dvojsklom, ktoré má viac ako dvojnásobný tepelný odpor, môžeme očakávať úspory tepla pri vykurovaní.

Ak však bude takmer celá obvodová stena pozostávať z uvedeného dvojskla, pôvodný predpoklad neplatí. Dvojsklá majú menší tepelný odpor ako netransparentné časti stien. Priemerný tepelný odpor pôvodnej obvodovej steny s menším oknom s horšími tepelnoizolačnými vlastnosťami, môže byť vyšší ako celozasklenej steny s kvalitným zasklením.

Celozasklená stena má podstatne dynamickejšie odozvy na zmeny počasia v porovnaní s čiastočne zasklenou stenou. To môže dominantne zvyšovať spotrebu energie na chladenie. Tento drobný príklad poukazuje na nevyhnutnosť integrovaného projektovania. Dokonca sa čoraz častejšie hovorí o celostnom a synergickom projektovaní. Tým sa chce vyjadriť, že nestačí úzka súčinnosť jednotlivých profesií v rámci všetkých fáz projektovej prípravy budov, v ktorej každá profesia myslí iba v rámci svojich normovaných limitov.

Celostné a synergické projektovanie má prekonávať vnútorné rozpory medzi profesiami, aby sa s minimálnym množstvom energie dosiahol maximálny komfort vo vnútornom prostredí budov.

Takýto cieľ možno dosiahnuť súčinnosťou v projektovaní a to na úrovni urbanizmu, architektúry, stavebnej fyziky, techniky prostredia, merania a regulácie. Praktickým nástrojom, ktorý môže byť v tomto smere užitočný, sú dynamické simulačné programy pracujúce v súčinnosti s BIM (Building Information Modelling). V tejto oblasti prebiehajú tiež neustále inovácie, aby sledovali technický pokrok resp. boli na jeho špici.

Aj viaceré „high-tech“ materiály majú odlišné tepelnotechnické a optické vlastnosti, počas dňa a noci alebo v zime a v lete, výraznejším spôsobom menia stavebnofyzikálne vlastnosti s teplotou (napr. materiály s fázovou zmenou pri bežných teplotách). Ich modelovanie a simulácie prinášajú ďalšie podnety a to nielen pre inovácie obvodových stien budov. Inovácie všetkého druhu sú stálym a nikdy nekončiacim procesom. Vyriešenie jedného problému spravidla prináša aspoň jeden ďalší problém.

Pokrok bez inovácií je však nepredstaviteľný. V súčasnom extrémne konkurenčnom globalizovanom svete sa na inovácie kladie mimoriadny dôraz. Bolo by žiadúce, aby slovenská veda a slovenský stavebný priemysel patrili k inovatívne progresívnejším oblastiam našej spoločnosti.

Tento príspevok vznikol s podporou grantovej výskumnej úlohy VEGA 1/0647/09.

Zdroj: EuroStav
Autor: Prof. Ing. Jozef Hraška, PhD.,SvF STU v Bratislave
Recenzent: Prof. Ing. arch. Robert Špaček, CSc., FA STU v Bratislave
Foto: D. Lalíková, R. Špaček, www.gatermann-schossig.de