Strategie nízkoenergetického stavění, udržitelný rozvoj a dřevostavby

ÚVOD
Při analýze požadavků udržitelného rozvoje [1] nutně konstatujeme enormní podíl budov (jako celku) na zatížení životního prostředí. Energie potřebná na jejich provoz tvoří ve vyspělých zemích 30-40 % celkové spotřeby energie - s odpovídající produkcí škodlivin, včetně podílu na skleníkovém efektu, poškozování ozónové vrstvy atd. Značné je i zatížení životního prostředí v důsledku výroby stavebních hmot a stavebních činností, i pokud se omezíme právě jen na vyčíslení potřebného množství energie a s tím spojené produkce škodlivin. Další mimořádně významnou kapitolou jsou odpady spojené se stavebnictvím. Požadavky na energetické a další vlastnosti budov budou zřejmě muset být v souladu s globálními cíli přeformulovány [1].

ENVIRONMENTÁLNÍ PROJEVY BUDOVY
Projev budovy, tedy to, jakým způsobem budova ovlivňuje okolí, můžeme sledovat na místní (bezprostřední, lokální) úrovni, na úrovni regionu i na úrovni globální (tab.1) [2]. Z tohoto pohledu můžeme hodnotit spotřebu zdrojů, znečišťování životního prostředí, tvorbu vnitřního prostředí, i sociální kontext každé budovy - tedy projevy, které můžeme vnímat a klasifikovat jako negativní i jako pozitivní.

Hodnocení vlastností a projevů budovy bude pochopitelně nutné provádět pro celý životní cyklus budovy (life-cycle analysis, LCA), nebo alespoň pro jeho rozhodující fáze, jimiž jsou výroba stavebních hmot a výrobků pro budovu a její výstavba na straně jedné a její provoz na straně druhé. Zásadním omezením je prozatím nedostatek odpovídajících vstupních údajů.

Mezinárodní aktivity v této oblasti již přinášejí výsledky ve formě hodnotících metod, jistého tlaku na národní a mezinárodní legislativu, s cílem potřebným způsobem rozšířit současnou praxi deklarování vlastností a hodnocení projektů budov apod. Se zásadní otázkou, jakou je nastavení vah (významnosti) jednotlivých značně nesourodých kriterií, se navrhované modely hodnocení vyrovnávají různými způsoby. Od pevného "úředně" nastaveného poměru, kterým lze pak všechny uvažované environmentální projevy budovy převést na jedno číslo [3], přes ponechání několika agregovaných veličin [4] až po systémy otevřené, kdy se jednotlivé uvažované veličiny vyčíslí a jednotlivě porovnají s aktuální praxí. V současné době by ovšem byla důležitou již sama skutečnost, že by se při přípravě výstavby o environmentálních souvislostech v rutinní praxi uvažovalo - a to již v rané fázi přípravy projektu, a tedy mj. používalo jako nástroj, byť částečně intuitivní, pro výběr dále zpracovávané varianty.

Modely, které se snaží hodnotit celkovou kvalitu projektů pochopitelně zahrnují i otázky organizace výstavby, adaptability při změně provozu budovy, přiměřenost investičních a provozních nákladů [5].

SVÁZANÁ PRODUKCE ŠKODLIVIN A POŠKOZOVÁNÍ ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ
Vyčíslením množství škodlivin, které jsou emitovány v jednotlivých fázích životního cyklu budovy, můžeme stanovit potenciál poškozování životního prostředí. Pro hodnocení potenciálu globálního oteplování (GWP) se použijí jako ekvivalent emise CO₂, pro hodnocení potenciálu okyselování (AP) ekvivalenty SO₂. O dalších vlivech (potenciál poškozování ozonové vrstvy, potenciál eutrofizace vod, potenciál tvorby letního a zimního smogu) je k dispozici jen málo dat ve vztahu ke stavebním hmotám a výrobkům.

Svázaná produkce (výrobní)
Orientační porovnání vybraných obvodových plášťů z hlediska výrobní energie a potenciálů GWP a AP je na obr.1. Z uvedených výsledků pro obvodové pláště na bázi dřeva vyplývá:

1. relativní výhodnost díky nižším hodnotám ve všech uvedených parametrech
   
2. platná ovšem za předpokladu dosahování srovnatelné životnosti s ostatními
   
3. malý nárůst zatížení životního prostředí i při výrazném zlepšení provozních energetických parametrů (poloviční hodnota součinitele prostupu tepla).

Obr.1 - Orientační hodnoty výrobní energie a svázaných emisí CO_2ekv a SO_2ekv pro obvodovou stěnu z dutinové keramiky (A), porobetonu (B), pro lehký plášť na bázi dřeva (C,D). Součinitel prostupu tepla pro A, B, C: U ~ 0,3 W/(m²K), pro D: U ~ 0,15 W/(m²K) [2].

Celkové hodnocení
Emisní hodnocení jsou pochopitelně zajímavá v celkovém pohledu, kde se projeví nejvýznamnější měrou provoz (především vytápění) budovy. Obecně řečeno, lepší jsou taková řešení, která dosahují nižších celkových hodnot, zpravidla vyjádřených v primární energii a nebo ekvivalentních emisích CO₂.

V příkladu na obr.2 byl analyzován samostatně stojící třípodlažní rodinný dům, postavený v r. 2001 jako tzv. Český dům v rámci evropského projektu European village [6] ve švédském Malmö. Analýza vychází ze zvoleného architektonického řešení a porovnává různé varianty stavební koncepce a úrovně potřeby tepla. Var.a představuje běžné řešení s obvodovými stěnami z lehčeného betonu a stropy ze železobetonu. Ostatní varianty mají charakter relativně "lehkých" skládaných konstrukcí, s částečným využitím oceli (kovové prvky ve stěnových panelech Dart, stropní nosníky a trapézové plechy - var. b,c,d, maximální využití dřevěných prvků (var. e). Varianta a, b odpovídá běžné potřebě tepla na vytápění, další varianty odpovídají mají potřebu tepla na vytápění poloviční a můžeme je tak zařadit k tzv. nízkoenergetickým domům. Vytápění je zemním plynem (var. a,b,c) a městským skládkovým plynem (var. d,e), který se vzhledem ke svému původu nepodílí na globálním oteplování. Ve výpočtu se jednotně uvažovala celková životnost domu 50 let, s tím, že některé prvky budou po 25 letech vyměňovány, například fasádní obklady z cementotřískových desek. Realizovaný objekt odpovídá variantě d. Z hlediska svázaných (výrobních) emisí CO₂ není mezi jednotlivými variantami v analyzovaném případě zásadní rozdíl, zejména není patrný rozdíl mezi var.b a c, přestože c má poloviční potřebu tepla na vytápění.

Kromě pochopitelné nejistoty v základních datech, je nejvýznamnější veličinou ovlivňující výsledky uvedených hodnocení nastavení životnosti jednotlivých prvků budovy. Tuto skutečnost lze pochopitelně interpretovat i tak, že kvalitní provedení konstrukcí, zejména obvodových, v jehož důsledku se prodlouží životnost konstrukcí, je příspěvkem ke snižování zatížení životního prostředí.

Obr. 2 - Emise CO_2ekv pro různé varianty řešení třípodlažního rodinného domu při vytápění zemním plynem (var. a,b,c)
a městkým skládkovým plynem (var. d,e). Celková životnost domu uvažována 50 let.

REÁLNÁ KVALITA OBVODOVÝCH KONSTRUKCÍ A STAVEBNĚ-FYZIKÁLNÍ SOUVISLOSTI
K tomu, aby se v reálné aplikaci blížily energetické parametry konstrukcí hodnotám deklarovaným v projektu, je třeba mj. pečlivého řešení detailů, nejrůznějších napojení a prostupů. Každou nepravidelnost můžeme chápat jako jistý druh tepelného mostu [7], tedy jako oblast v konstrukci, kde dochází ke zvýšenému toku tepla, v některých případech způsobeného nebo doprovázeného šířením vzduchu a vlhkosti. (V [7,8] je možné nalézt hodnoty přídavného činitele prostupu tepla pro některé časté případy takových nepravidelností a použít je při odhadu celkového prostupu tepla prvkem obvodového pláště.)

Citlivost skládaných obvodových plášťů na kvalitu provedení můžeme ilustrovat na výsledcích laboratorních experimentů [9], kdy byly sledovány důsledky netěsného spojení dvou pruhů polyetylénové parozábrany, která byla umístěna do čela tlakové komory (obr.3). Při postupně vytvářeném rozdílu barometrického tlaku mezi komorou a okolním prostředím byl měřen objemový tok vzduchu protékajícího netěsnostmi v parozábraně. Z toho lze pak výpočtem stanovit, jaké množství tepla by navíc v důsledku toho prostupovalo konstrukcí, a dále orientačně stanovit, jaké množství vodní páry by navíc vstupovalo do konstrukce, za předpokladu, že se jedná o jednoduchou větranou konstrukci bez dalších těsných vrstev (např. běžná šikmá střecha).

Obr. 3 - Studium napojení parozábrany
a) Čelo tlakové komory s dvěma pruhy PE-parozábrany. Měřeny byly modelové situace,
kdy jsou oba pruhy folie překryty v šíři 20 cm a účinné přelepení oboustrannou samolepicí páskou
je rovnoměrně rozmístěno po délce napojení na 0 % (nelepeno, označení 3), 10 % (2) a 90 % (1).
b) Hodnoty přídavného tepelného toku a množství vodní páry vstupující do konstrukce.

ZÁVĚR
Při navrhování budov a jejich částí se má pochopitelně dbát co nejlepšího splnění řady požadavků, přispívajících k vytváření kvalitního prostředí v interiérech budov, zajištění nízké provozní energetické náročnosti a nikoliv nepřiměřené zátěže životního prostředí v lokálním, regionálním a globálním měřítku, a to po celý životní cyklus budovy. Snahy o tzv. nízkoenergetické stavění můžeme chápat jako součást cest k udržitelnému stavění a tím i k udržitelnému rozvoji společnosti (myšleno: přežití). Pozoruhodný je jistě nejen obrovský potenciál úspor energie spojené s existencí a provozem budov, ale i jeho dlouhodobá přítomnost a praktická využitelnost jeho značné části. Podstatným argumentem je jistě i to, že dobře zvolené kroky snížení potřeby energie neznamenají zhoršení komfortu uživatelů budov, spíše naopak. Rozumně navrhované, realizované a provozované dřevostavby mohou v pozitivním smyslu přispět k jistému snížení zátěže životního prostředí v sektoru budov. Samotné rozhodnutí o použití dřevěné konstrukce to však automaticky nezajistí.

LITERATURA:

 ©Jan Tywoniak, Doc. Ing. Jiří Novák CSc.. All rights reserved.