Řešení soklové oblasti budov a inteligentní systémy

Zakládání budov v prolukách a blízko stávajících objektů

Při zásadních adaptacích stávajících objektů v řadové zástavbě a při výstavbě v prolukách je jedním z rozhodujících faktorů, ovlivňujících výsledný nosný systém stavby, způsob založení nosných prvků. U stávajících konstrukcí se vlivem adaptačních změn mnohdy zvyšuje namáhání základové spáry a dochází tak k překročení únosnosti za současného zvýšeného sedání. V obou uvedených případech jsou v prolukách ovlivněny jakoukoli činností i přilehlé sousední objekty, u kterých může dojít k nežádoucím projevům v podobě poklesů štítových stěn nebo jejich částí, zpravidla rohů.

Při návrhu založení je tedy kladen velký důraz na minimalizaci ovlivnění podloží pod sousedními objekty. Jedním z hlavních faktorů, které mohou způsobit změny v nejbližším okolí zřizovaného plošného nebo rozšiřovaného základu, je jeho velikost. Čím je základ rozměrnější, tím dochází k ovlivnění zeminy do větší hloubky. Pod vlastním základem vzniká tzv. aktivní klín, který vyvozuje do vodorovného směru značné síly. Uvedený stav může způsobit vznik poruch stávajících objektů během odstraňování původní stavby a během výkopových prací při nové výstavbě. Během přitěžování základové spáry novostavbou naopak dochází k jejímu sedání, přičemž přilehlý původní základ je do jisté míry spoluunášen a také sedá.

Aby se maximálně omezila interakce mezi původními a nově zřizovanými objekty, doporučuje se v případě plošného zakládání orientovat základové pasy kolmo ke štítovým stěnám sousedních objektů.

Provádění a zesilování základů

Při vlastním provádění je nutné vyvarovat se zejména obnažení sousedních základů v delším úseku, umožnění přístupu vody do podloží pod sousední základy a odkopání zeminy pod základovou spáru sousedních základů.

Zesilují-li se základy pod stávajícím objektem, postupuje se zpravidla po částech délky cca 1,0-1,5 m vždy ob jeden úsek, respektive zesilovaný základ se rozdělí na sudé liché úseky. V první fázi se podkopou například liché úseky na nově požadovanou šířku. Následně se do zeminy v sudých úsecích vloží podélná výztuž na délku odpovídající kotevní délce, tak aby její zbývající část bylo možné provázat v lichém (vykopaném úseku). Do zeminy lze výztuž přímo zatlouct, případně předvrtat otvory a do nich výztuž vložit. Po osazení výztuže a řádném provázání se liché úseky zabetonují. Před betonáží se doporučuje ještě vložit do spáry mezi podkopaným zdivem a novým ŽB pasem hydroizolaci. Horní líc nově zřizovaného pasu se navrhuje ve svislém směru s přesahem přes nejspodnější řádek zdiva, aby došlo vlivem hydrostatického tlaku k odvzdušnění (u zdiva větších tlouštěk se použijí například odvzdušňovací trubičky). Při nezajištění řádného dotlačení betonu k ložné spáře pod posledním řádkem zdiva hrozí vznik významných poruch nosné konstrukci.

Čtěte také: Komplexní projektování staveb s Ing. Bublanem

Příklady z praxe

• Při provádění nástavby u rodinného řadového domu o dvou nadzemních podlažích byl pootočen nosný systém krovu o 90° oproti původní konstrukci. Celý krov je vynášen dvojicí středových vaznic, podepřených pouze štítovými stěnami, které byly taktéž zvýšeny o jedno podlaží. Vzhledem k zásadnímu přitížení základové spáry pod štítovou stěnou, došlo k výraznému sedání celé stěny za současného unášení přilehlé štítové stěny sousedního objektu. V důsledku sedání se vytvořily šikmo orientované trhliny ve stěnách, rovnoběžných s uliční čárou, a to u rekonstruovaného i sousedního objektu. Při přepočtu bylo zjištěno výrazné překročení únosnosti základové půdy. Proto bylo navrženo statické zajištění v podobě rozšíření stávajícího základu. Vlastní provádění bylo navrženo v souladu s postupem uvedeným v kapitole o zesilování základů. Po celé délce chodbového traktu se zhotovil nový ŽB pas, přičemž stěna byla rozdělena na sudé a liché úseky a dále na přední a zadní část. Vzhledem k přetížení základové spáry se provedl výkop lichých úseků pouze do poloviny délky, po betonáži následovalo vykopání a betonáž sudých úseků a teprve poté se práce přesunuly na druhou část stěny.
• Nový polyfunkční třípodlažní dům provozně navazuje na stávající objekt a současně přiléhá k sousednímu objektu téměř na celou svou délku. Kroucení základového pasu brání kolmo orientované pasy, jejichž nadzvednutí je bráněno reakcemi od sloupů ve spodní části.
• V rámci projektových příprav měl být starý cihlový dům s jedním nadzemním a jedním podzemním podlažím přestavěn na 5podlažní (později 6podlažní) polyfunkční objekt s malometrážními studentskými byty ve vyšších podlažích. Po odstranění veškerých nenosných konstrukcí se zhotovily v režimu sudých a lichých fází nové základové pasy pod štítovými stěnami a dále pod nosným zdivem, orientovaným rovnoběžně s komunikací. Navíc bylo předepsáno, s ohledem na výšku sousedních objektů, postupovat vždy po jednom maximálně 1,5 m dlouhém úseku, který byl po vložení výztuže okamžitě vybetonován a teprve po jeho vytvrdnutí se postupovalo na dalším obkročném úseku. V mezidobí se pracovalo na opačné straně a případně na kolmých pasech. Na základě celkového přehodnocení stavu bylo rozhodnuto odstranit celou stavbu a ponechat pouze již zhotovené ŽB základové pasy. Přestože se tak nabízelo podstatně vhodnější dispoziční řešení, bylo nutné respektovat již zhotovené základy, a proto se tyto pouze doplnily o soustavu dalších rovnoběžných pasů, při zachování původní koncepce. U tohoto objektu jsou nosné stěny orientovány kolmo k štítovým stěnám sousedních objektů, rovnoběžný pas pak nese pouze vlastní tíhu štítové stěny. V průjezdu je rovnoběžný základový pas zatížen vlastní tíhou zdiva z dutinových tvárnic a v horních podlažích z plynosilikátových tvárnic a dále příslušnou částí stropní konstrukce nad půdorysem průjezdu. Ke snížení napětí v základové spáře pod podélným pasem přispíval i současně zhotovený ŽB klín v průjezdu, umožňující vjezd z ulice do podzemních garáží ve dvorním traktu.

Hodnocení připravenosti budov na chytrá řešení (SRI)

Indikátor připravenosti budov na chytrá řešení vychází z evropské směrnice o energetické náročnosti budov (EPBD). Jedná se o překlad anglického termínu Smart Readiness Indicator (SRI) a o nový systém hodnocení budov z pohledu digitalizace a chytrých systémů technických zařízení budov (TZB). Do hodnocení vstupují zejména systémy vytápění, přípravy teplé vody, větrání, osvětlení, ale také moderní prvky jako je nabíjení elektromobilů či řízení spotřeby energie. Mezi klíčová kritéria dopadu patří především energetická účinnost, pohodlí, údržba, informování uživatele a skladování energie. Výsledkem procesu hodnocení je celkové skóre SRI, které vyjadřuje, do jaké míry je budova schopna fungovat „chytře“ - tedy efektivně a flexibilně reagovat jak uvnitř na potřeby uživatelů, tak navenek na okolní energetickou infrastrukturu.

Pilotní testování a výsledky

V rámci pilotního testování projektu SRI-ENACT bylo vyhodnoceno celkem 162 budov. Největší zastoupení měly rodinné domy a bytové domy. Do testování byly zařazeny i budovy z dalších kategorií - od vzdělávacích zařízení a komerčních objektů přes zdravotnická zařízení až po historické stavby a obecní budovy. Z výsledků je patrné obecně nízké SRI ohodnocení budov. Průměrné dosažené hodnocení bylo 20,6 % (medián 17,9 %). Nejvyšší dosažená třída byla D, které dosáhly pouze 3 budovy. Nejvyšší ohodnocení jsme zaznamenali u rodinného domu: 61,8 %.

Obecně nízké skóre je dáno především ambiciózní škálou indikátoru, která počítá s velkou rezervou v oblasti energetické flexibility, a také obecně vysokými požadavky na nejvýše hodnocenou úroveň funkčnosti. I přes celkově nízké SRI skóre výsledky naznačují značné rozdíly v použití inteligentních systémů TZB a „smart“ ovládacích prvků v budovách. Nejvyšší průměrné hodnocení bylo zaznamenáno u komerčních budov (26,9 %), zatímco nejnižšího skóre dosahují historické budovy, u nichž je technická renovace obecně složitější (průměr 13,6 %). V českém kontextu byly budovy často vybaveny jen několika základními technickými oblastmi (vytápění, teplá voda, osvětlení a regulace), bez možnosti hodnotit další oblasti. Především hodnocení dynamické obálky budovy a nabíjení elektromobilů je v ČR výjimečné.

Zajímavým postřehem je nízká korelace SRI s třídou energetické náročnosti budov. Pilotního hodnocení se zúčastnilo 16 SRI auditorů. Jednalo se obvykle o energetické specialisty, kteří byli vyškoleni v rámci projektu SRI-ENACT. Mezi nejčastější připomínky patřil krátký čas potřebný pro hodnocení budovy - průměrně 90 minut u rodinného domu a něco přes 3 hodiny u ostatních typů budov. Energetičtí specialisté často požadovali zpřesnění katalogu funkcí, podle kterého se SRI hodnotí.

Budoucnost SRI

Hodnocení připravenosti budov na chytrá řešení přináší novou klasifikaci budov, a to především z pohledu energetické flexibility a uživatelské přívětivosti. Dle EPBD se očekává povinné hodnocení SRI od poloviny roku 2027 pro velké nerezidenční budovy s kombinovaným výkonem vytápění, chlazení a větrání nad 290 kW.

Čtěte také: Ytong: Ideální volba pro moderní bytové domy

Definice a parametry budov s téměř nulovou spotřebou energie (nZEB)

Již od roku 2013 je v české legislativě zaveden pojem téměř nulová budova, pro větší veřejné budovy již od roku 2016. Současně lze energii v budovách spořit bez omezování uživatele. Již delší dobu se staví rodinné domy, které standard téměř nulové budovy splňují a dalece ho překračují. Parametry téměř nulové budovy tak, jak si je Česká republika nastavila, jsou v případě rodinných domů velmi mírné, neprogresivní a dalece se liší od původního záměru stavět skutečně maximálně úsporné budovy. Tento standard splní již běžně zateplený rodinný dům s trojskly a plynovým kondenzačním kotlem.

Pojem téměř nulová budova nZEB primárně uvedla Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/31/EU o energetické náročnosti budov (přepracování), takzvaná EPBD II. Budovu s téměř nulovou spotřebou směrnice definuje jako budovu: „jejíž energetická náročnost je velmi nízká.“ V případě České republiky je směrnice implementována do zákona 406/2000 Sb. o hospodaření energií ve znění pozdějších předpisů. Technické parametry dále specifikuje vyhláška 78/2013 Sb. Definice téměř nulové budovy se promítá do dvou základních parametrů.

Požadavky na obálku budovy a obnovitelné zdroje

Prvním je požadavek na obálku budovy, definovaný redukčním činitelem požadované základní hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla fR = 0,7. Již od roku 2013 platí pro novostavby hodnota redukčního činitele fR = 0,8. Požadavek na téměř nulové budovy je tedy pouze o přibližně 10 % přísnější a zpravidla lze splnit při použití normových doporučených hodnot součinitele prostupu tepla a výplní otvorů s trojsklem.

Druhým parametrem, který definuje téměř nulovou budovu, je tzv. značný rozsah pokrytí spotřeby pomocí obnovitelných zdrojů. Vyhláška 78/2013 Sb. Nejedná se tedy o přímý požadavek na aplikaci obnovitelného zdroje v rámci budovy ani jeho určitý podíl na dodané energii. Z případových studií nicméně vyplývá, že většinou existence obnovitelného zdroje není nutná, jelikož dnes běžně používané zdroje energie a soustavy mají výrazně vyšší účinnosti, nežli jsou účinnosti stanovené pro referenční budovu.

Výše uvedené vede k tomu, že běžně může být v ČR požadavek na neobnovitelnou primární energii pro rodinný dům ve výši 100 až 160 kWh/(m2rok) i více, v závislosti na velikosti, tvaru a dalších aspektech návrhu budovy. Uvedená hodnota obsahuje spotřeby dle vyhlášky 78/2013 Sb. mimo uživatelské elektřiny (domácí spotřebiče).

Čtěte také: Detailní informace k fasádním systémům

Mezinárodní srovnání a doporučení

V červenci 2016 vydala evropská komise Doporučení (EU) 2016/1318 o pokynech na podporu budov s téměř nulovou spotřebou energie. Z aktuálního nastavení v rámci EU vyplývá, že u obytných budov usiluje většina členských států o spotřebu primární energie nepřesahující 50 kWh/m2 za rok. Řada zemí (Belgie (Brusel), Estonsko, Francie, Irsko, Slovensko, Spojené království, Bulharsko, Dánsko, Chorvatsko (vnitrozemí), Malta, Slovinsko) usiluje o dosažení spotřeby ve výši 45 nebo 50 kWh/m2 za rok. Doporučení dále pro jednotlivá klimatická pásma uvádí hodnoty, kterých by měly budovy s téměř nulovou spotřebou dosahovat. Pro kontinentální pásmo (např. ČR) je to do 40 kWh/m2 za rok pro obytné budovy.

Doporučení komise mimo jiné uvádí: „Z důkazů vyplývá, že stávající technologie související s úsporami energie, energetickou účinností a energií z obnovitelných zdrojů postačují k tomu, aby společně dosáhly vhodného cíle pro budovy s téměř nulovou spotřebou energie.“

Rozbor technických systémů

Pro účely tohoto příspěvku bylo vybráno sto třicet rodinných domů, pro které od roku 2013 doposud společnost EnergySim, s. r. o., zpracovala žádost o podporu z programu NZÚ. Oblast podpory je rozdělena do dvou podkategorií, přičemž v té „přísnější“ je vyžadována hodnota EpN,A ve výši 60 kWh/(m2rok), v „mírnější“ potom 90 kWh/(m2rok).

Hodnoty měrné potřeby tepla na vytápění se pro hodnocený vzorek pohybují od 8 do 20 kWh/(m2a) s průměrnou hodnotou 16 kWh/(m2a). V případě takto nízké hodnoty se jedná o dům vybavený tepelným čerpadlem vzduch voda, krbovými kamny s výměníkem a fotovoltaickou elektrárnou o instalovaném výkonu 4 kWp umožňující předání přebytků do rozvodné sítě. Je zřejmé, že již v rámci hodnoceného vzorku budov se vyskytují budovy, které plní doporučení EK na spotřebu primární neobnovitelné energie.

Srovnání zdrojů tepla z pohledu spotřeby primární neobnovitelné energie

Poslední kapitola se zaměřuje na možnosti dosažení Doporučení EK pro vybrané technické systémy. Hodnocení se zaměřuje čistě na porovnání potřeby primární neobnovitelné energie. Energeticky vztažná plocha je uvažována hodnotou EVP = 185 m2 (průměr hodnocených budov). Pro hodnocení primárně energie je uvažováno s měrnou potřebou tepla ve výši 15 kWh/(m2a). V případě hodnocení budovy včetně chlazení je uvažováno s teoretickou potřebou chladu ve výši 10 kWh/(m2a). V případě dalších spotřeb je uvažováno s průměrnými měrnými hodnotami hodnoceného vzorku budov.

V rámci soustavy pro přípravu teplé vody je uvažováno s hodnotami tepelných ztrát zásobníku a rozvodů (bez cirkulace) ve výši 3 kWh na 1 m2 energeticky vztažné plochy.

Tabulka níže uvádí ukázku výpočtu tří variant systémů, kde je zřejmý postup hodnocení primární neobnovitelné energie. Ve všech případech jsou výchozí potřeby energií totožné.

Pomocné energie jsou v případě přímotopných systémů prakticky nulové a je uvažováno pouze s průměrnou pomocnou energií systému přípravy teplé vody. Je zřejmé, že již z tohoto důvodu je poměrně obtížné splnit doporučení EK ve výši 20 - 40 kWh/(m2a). Přímotopný systém tedy vykazuje měrnou potřebu primární neobnovitelné energie (dále jen EpN,A) ve výši 148 kWh/(m2a), přičemž položka chlazení v tomto případě tvoří 13 kWh/(m2a). Systém s tepelným čerpadlem země-voda využitým v reverzibilním chodu rovněž pro chlazení potom vykazuje hodnotu EpN,A = 71 kWh/(m2a).

Díky metodice hodnocení podle vyhlášky č. 78/2013 Sb. v aktuálním znění, je z pohledu hodnocení primární neobnovitelné energie zcela jedno, zdali se vyrobená elektřina využije pro úsporu elektřiny v budově, nebo bude exportována do sítě. V prvním případě se šetří spotřebovaná elektřina s faktorem 3,0. Budeme-li zjednodušeně uvažovat roční výrobu elektřiny z FVE ve výši 1000 kWh/kWp, dojde k úspoře (resp. odečtu) EEpN,A ve výši 3000 kWh na každý instalovaný kWp elektrárny. První hodnocený systém s elektrickými přímotopnými spotřebiči by tedy při kombinaci s fotovoltaickou elektrárnou vykazoval spotřebu EpN,A 100 kWh/(m2a) oproti původním 148 kWh/(m2a).

V příspěvku byl uveden rozbor technických systémů použitých ve sto třiceti stávajících rodinných domech s velmi nízkou energetickou náročností včetně hodnocení primární neobnovitelné energie. V dalším textu bylo uvedeno srovnání hodnot EpN,A pro dva velmi často diskutované systémy, a to přímotopné elektrické vytápění a systém tepelného čerpadla včetně variant kombinace s fotovoltaickou elektrárnou. Uvedené výsledky budou s malou odchylkou platit pro všechny systémy elektrického vytápění bez tepelného čerpadla (topné rohože, elektrokotle, sálavé vytápění atd.). Systémy s tepelným čerpadlem bez instalace FVE vykazují potom celkovou spotřebu EpN,A pro budovu méně než poloviční. S ohledem na závažnost tématu energetických úspor a důvody uvedené v příspěvku výše lze v blízké době předpokládat úpravu současného nastavení legislativních požadavků na budovy v ČR minimálně z pohledu primární neobnovitelné energie. Systémy chlazení logicky navyšují spotřebu elektřiny budovy a tím i spotřebu primární neobnovitelné energie. Z pohledu energetického mixu ČR je rovněž třeba poznamenat, že vlivem nárůstu podílu obnovitelných zdrojů na výrobě elektřiny může v budoucnu dojít k úpravě faktorů primární neobnovitelné energie pro tento energonositel (výše uvedené doporučení EK mluví o hodnotě konverzního faktoru n.p.e. 1,6 až 2,0).

Z uvedeného je zřejmé, že vliv případného poklesu faktoru n.p.e. nemá na výsledky až tak markantní vliv, tedy ani při markantním poklesu konverzního faktoru by přímotopné systémy bez FVE neplnily Doporučení EK. Článek nemá za cíl ekonomické srovnání výše uvedených systémů, nicméně je zřejmé, v případě potřeby instalace dalšího obnovitelného zdroje (fotovoltaika, krbové vložky atd.) se počáteční pořizovací náklady znatelně navyšují. Z pohledu primární neobnovitelné energie jsou tyto zdroje velkým přínosem a v případě instalace výkonné elektrárny může být spotřeba EpN,A snížena až do záporných hodnot. V mnoha případech je tak i elektrárna o výkonu 5 kWp pro rodinný dům příliš výkonná.

Připravenost budov na chytrá řešení

Hodnocení připravenosti budov na chytrá řešení vyžaduje dost vnitřních úprav, předělání el. Rodinný dům má z hlediska řízení jen omezený a v zásadě vyčerpatelný rozsah: topení, TUV, spotřebiče. Termostat (klidně Wi-Fi), odložené starty, časová okna - tím je řízení hotové. Přidává ale něco jiného: nový pojem, nové hodnocení, nové audity, metodiky, profese, projekty a dotace. SRI nevzniklo proto, že by bylo potřeba řídit domy. Vzniklo proto, že bylo potřeba řídit proces řízení.

Chytré domácnosti = bambilion zranitelností a nepředvídatelných důsledků všeho druhu. Potenciál úspor domů a domácností, je pod ekonomickým tlakem posledních tří dekád, již značně vyčerpán. Ano, lze ještě mírně ušetřit, nasazením pokročilé, tzv. inteligentní regulace topení, větrání, osvětlení, za stálého sledování přítomnosti osob, včetně možnosti dálkového řízení a dohledu po internetu, atd. Jenže, to jsou další technická zařízení, která je třeba zakoupit a do domu instalovat. Tahat kabely, nebo se smířit s životem, v prostředí zvýšeného radioelektronického smogu. A čím složitější a komplexnější takový systém je, tím bývá též i poruchovější a zranitelnější vůči vnějším vlivům. Pravidelné aktualizace firmwaru, plánovaná technologická životnost a podpora té automatiky a jejich komponent výrobcem jsou další aspekty, které je třeba zohlednit.

Tohle je už fakt totálně nemocná přetechnizovaná společnost. Milióny paragrafů, vyhlášek nařízení, předpisů. Následuje utahování všech šroubů. Žádné v jednoduchosti je síla. Samý rovnák na ohejbák. Budovy opletené kilometry kabelů. Milióny bezdrátových senzorů zapojených do milionů bezdrátových sítí. Elektrosmog narůstá do šílených rozměrů.

tags: #reseni #soklove #oblasti #budov

Oblíbené příspěvky:

• Úspory a komfort díky zateplení střechy
• Průvodce ukončováním velkolepých staveb
• BERUŠKA s.r.o. a stavební materiály
• Sibiřský modřín: Ideální dřevo pro exteriérové projekty
• Průvodce šikmou střechou