ČVUT v Praze zahájilo stavbu Univerzitního centra energeticky efektivních budov UCEEB

Bude se tak dít formou úzké spolupráce s průmyslem a veřejnou správou. Budova centra vyroste ve středočeském Buštěhradě. Projekt mohl být realizován díky finanční podpoře evropského Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace (VaVpI) ve výši 672 milionů korun.

Náplní Univerzitního centra energeticky efektivních budov (UCEEB) bude výzkum v oboru optimalizace energetických úspor v budovách. „Centrum si můžete představit jako laboratoř pro pasivní, nízkoenergetické domy a další šetrné technologie ze stavebnictví,“ řekl Ing. Vít Kosina, manažer výstavby centra. „Chceme se zaměřit také na jednotnou standardizaci, metodiku měření a certifikace, které jsou aktuálně v oblasti výstavby šetrných staveb dosti problémové.“

UCEEB je odezvou na jednu z nejvýznamnějších současných priorit Evropské unie zaměřenou na optimalizaci energetických úspor v budovách. Odborníci z ČVUT si od nového centra proto slibují i lepší možnosti zapojení do odborných evropských projektů, jako je například Joint Technology Initiave on Energy Efficient Buildings, který vychází z cílů Evropské unie omezit emise oxidu uhličitého. „Budovy jsou jednou z oblastí s nejvyšším potenciálem pro dosažení energetických úspor a pro podstatné snížení negativního dopadu na životní prostředí. K vyžití tohoto potenciálu je nezbytný integrovaný přístup ke všem fázím životního cyklu budov, a to jak stávajících, tak nových,“ doplňuje prof. Zdeněk Bittnar, vedoucí projektu.

Za tím účelem je výzkumná činnost v centru rozčleněna do pěti výzkumných programů, které spolu úzce souvisejí a jsou vzájemně propojeny tak, že navržená struktura projektu vytváří jednotný celek. Konkrétně se jedná o následující výzkumné aktivity:

1. Architektura a interakce budov s životním prostředím

Cílem této aktivity bude vyvinutí konstrukčních skladeb obalových a vnitřních konstrukcí pro energeticky efektivní budovy na bázi obnovitelných a recyklovaných materiálů a jejich ověření z hledisek požární bezpečnosti a akustické kvality. Vyvinutí konstrukčních systémů a prvků z vysokohodnotných kompozitů, vyvinutí obvodových plášťů s integrovanými energetickými funkcemi a systémy inteligentního řízení. Odborníci se soustředí na experimentální ověřování inovativních řešení obvodových plášťů budov, aplikace inovativních řešení pro obvodové konstrukce budov, integrace solárních termických systémů do obvodových plášťů budov, prefabrikace energetických sanací budov a nová generace lehké prefabrikace obvodových konstrukcí a akustickou kvalitu konstrukcí pro energeticky efektivní budovy.

Vybavení pro tento výzkum je:

• Mechanická laboratoř
• Laboratoř pro požární zkoušky
• Akustická laboratoř
• Vybavení pro tepelně-vlhkostní testy
• Klimatické komory (vnitřní dvojkomora, komora pro testování obalových konstrukcí na fasádě objektu
• Zařízení pro dlouhodobé ověřování konstrukcí v reálném měřítku
• Zažízení pro monitorování půdní vlhkosti

Výzkumný program se dále zaměří na požární zkoušky, na konstrukce z vysokohodnotných kompozitů a na hodnocení životního cyklu stavebních produktů i celých budov.

2. Energetické systémy budov

Cílem výzkumu bude vyvinutí nové koncepce decentralizovaných zdrojů – spolupráce pasivních obnovitelných zdrojů energie s aktivními palivovými zdroji a nadřazenými sítěmi prostřednictvím inteligentního řízení, vyvinutí optimalizovaných prvků obnovitelných zdrojů energie pro integraci do konstrukčního pláště budovy, vytvoření metod návrhu technických systémů budov pro zajištění nízké spotřeby primárních paliv a vyvinutí inovativního systému obnovitelných zdrojů energie, včetně pokročilého řízení.

Tématy výzkumu pro komponenty a systémy budou: solární kolektory, tepelná čerpadla, systémy úpravy vnitřního prostředí pro energeticky nulové budovy, akumulace tepla a chladu, integrace zdrojů energie do budov, integrace zdrojů energie do nadřazených sítí, pokročilé metody prediktivního řízení.

Za tímto účelem vzniknou nové laboratoře:

• Energetická laboratoř
• Solární laboratoř (solární simulátor, venkovní zkušební prostory, střecha pro dlouhodobé zkoušky, solární meteostanice)
• Laboratoř tepelných čerpadel (samostatná dvojpodlažní laboratoř, chladicí zařízení pro mínus 20°C)
• Energocentrum (fotovoltaický systém, plynová kogenerační turbína, absorpční chladicí jednotky, akumulace tepla a chladu).

3. Kvalita vnitřního prostředí

Energeticky efektivní budova musí zajistit svým uživatelům kvalitní vnitřní prostředí. Hlavními cíli aktivity proto bude vyvinutí postupu pro zlepšení vnitřního prostředí budov s nízkou a nulovou spotřebou energie s ohledem na zdraví, komfort a pracovní produktivitu, definování postupů pro návrh a řízení systémů udržujících vnitřní prostředí v těchto budovách, vyvinutí pokročilých integrovaných systémů pro technická zařízení budov s ohledem na kvalitu vnitřního prostředí. Dále stanovení postupů pro návrh, přípravu a hodnocení fyzikálně-chemických a biologických vlastností materiálů určených pro využití v medicíně, se zaměřením na nanomateriály. Využití nanomateriálů pro detekci škodlivin a monitorování stavu vnitřního prostředí, využití pomocných zdravotnických technologií a osobních zdravotních systémů v budovách. Rozvoj vybraných částí a komponent systémů technických zařízení budov.

Hlavní prostředky výzkumu budou:

• Paralelní testovací kabina pro systémy TZB (laboratoř TZB)
• Skupina pro hybridní větrání se solárním komínem
• Testovací linka pro malé vzduchotechnické jednotky a komponenty
• Inteligentní místnost s osobním zdravotním systémem
• Laboratoř pro výzkum a vývoj nanovláken s antimykotickými a/nebo antibakteriálními vlastnostmi

4. Materiály a konstrukce

Náplní této výzkumné aktivity je vývoj multifunkčních nízkoenergetických materiálů pro využití ve stavebních konstrukcích a podpora jejich praktického využívání ve stavebnictví, vývoj zdokonalené hydrofilní minerální vlny jako multifunkčního materiálu, který může být ve stavebních konstrukcích používán několika způsoby, vývoj inovativních materiálů a intervenčních technik na bázi nanotechnologií, vývoj hybridních systémů založených na obnovitelných zdrojích a klasických stavebních systémech a vývoj struktur pro rychlé rozmístění.

Pracoviště a zařízení, která budou podporovat tuto výzkumnou aktivitu:

• Centrální zkušebna – statické a dynamické testovací zařízení
• TDR zařízení pro měření vlhkosti
• Zařízení pro měření sorpce vody
• Zařízení pro měření tepelné vodivosti
• NMR spektrometr, RTG difrakce
• Rastrovací elektronický mikroskop
• Analytická laboratoř, NDT dřeva
• Klimatický komorový systém

Očekávané výstupy: hydrofilní minerální vlna – multifunkční materiál pro použití ve stavebních konstrukcích, multifunkční nízkoenergetické stavební materiály, využití keramického odpadu při produkci nízkoenergetických odlehčených kompozitních materiálů, využití nízkoenergetického kameniva v odlehčených pojivových směsích, ochranné vrstvy na bázi nanotechnologií, techniky vyztužování a zlepšování vlastností dřeva a další.

5. Monitorování, diagnostika a inteligentní řízení efektivních budov

Hlavní výzkumné oblasti budou monitorování a diagnostika stavebních konstrukcí budov, senzorové sítě a vyhodnocování dlouhodobých strukturních změn ve stavebních konstrukcích, monitorování a diagnostika zdrojů energie, integrované diagnostické prvky ve zdrojích (fotovoltaika, solární články, atd.).

Výzkum se zaměří dále na sledování chování uživatelů, na model chování uživatelů v budově a vazbu na model budovy, na řízení topení, větrání a chlazení na základě modelu budovy a tvorbu a identifikaci matematického modelu budovy. Pozornost bude věnována adaptaci spotřeby energií podle stavu vnější energetické sítě či modelování komunikačních sítí v budovách.

V rámci přístrojového vybavení budou:

• Osciloskopy, FFT analyzátory, multimetry
• Pájecí a inspekční pracoviště
• 3D tiskové centrum – tisk funkčních vzorků, obalů elektroniky a elektromechanických součástí
• Ground penetrating radar – inspekce stavebních pozemků, průzkum integrity struktur, vyhledávání dutin, prasklin
• Thermal imaging camera – zjišťování tepelných vlastností budov, testování výkonových ztrát komponent na navržených plošných spojích silnoproudého řízení.

Teoretické přístupy jsou ve všech programech kombinovány s experimentálním výzkumem, který bude sloužit i k validaci počítačových simulací. Pro experimenty bude typické testování v reálném měřítku, které umožní dosažení spolehlivých informací o funkčních parametrech materiálů, konstrukcí, navrhovaných energetických systémů a systémů inteligentního řízení, včetně jejich dopadů na kvalitu vnitřního prostředí budov, jakož i na životní prostředí.

UCEEB bude fungovat jako samostatný vysokoškolský ústav, na jehož výzkumných aktivitách spojí své síly čtyři fakulty ČVUT. Architekturu a interakci se životním prostředím bude zkoumat tým prof. Petra Hájka, kvalitu životního prostředí prof. Karel Kabele, materiály a konstrukci doc. Petr Kuklík, všichni tři špičkoví odborníci z Fakulty stavební ČVUT. Výzkumnou aktivitu zaměřenou na energetické systémy budov povede prof. František Hrdlička, děkan Fakulty strojní ČVUT a jeden z nejvýznamnějších českých vědců pro oblast energetiky. Za monitorování, diagnostiku a inteligentní řízení energeticky efektivních budov bude odpovědný vedoucí katedry řídicí techniky Fakulty elektrotechnické ČVUT prof. Michael Šebek, světově uznávaný odborník. Čtvrtou fakultou zapojenou do projektu bude Fakulta biomedicínského inženýrství ČVUT, která povede výzkum inteligentních místností s osobním zdravotním systémem.

Centrum bude úzce spolupracovat s firmami zabývajícími se výrobou progresivních stavebních materiálů a stavebních konstrukcí. Další významnou oblastí jsou alternativní i klasické energetické zdroje, systémy distribuce a řízení spotřeby energie v budovách. Nedílnou součástí snižování spotřeby energie v budovách je také kontrola kvalitního vnitřního prostředí. V této oblasti je předjednána výzkumná spolupráce s firmami zabývajícími se zajištěním kvalitního větrání budov, kontrolou vnitřního prostředí a monitoringem komfortu i zdravotního stavu uživatelů budov.

Již s asi 20 průmyslovými partnery byla předjednána budoucí spolupráce a podepsána smlouva o smlouvě budoucí. Uvést můžeme, například ČEZ, Metrostav, Promat, KORADO, Regulus, KRONOSPAN, ŽPSV, Clever technologies, Subterra, Centrum stavebního inženýrství, Medical technologies, BAUMIT, SKANSKA, OHL ŽS, STAVBY, Knauf Praha, Mott Macdonald Praha, Celusse Laboratotories a řada dalších.

Řízením centra bude pověřen ředitel, který vzejde z výběrového řízení. Prozatím centrum vede prof. Zdeněk Bittnar. Dozorčím orgánem bude Rada centra složená z děkanů čtyř participujících fakult ČVUT, prorektora pro vědu a výzkum ČVUT, ředitele UCEEB a tří zástupců průmyslového poradního orgánu. Na konci roku 2014 by mělo centrum mít asi 130 zaměstnanců, většina z nich bude pracovat na částečné úvazky.

Za architektonickým návrhem stavby centra stojí Architektonická kancelář Šenbergerová, Šenberger – architekti. Budova bude z větší části postavena ze dřeva. Pro vytápění budou využity alternativní technologie, například tepelná čerpadla nebo peletky. Kromě toho využije také solární ohřev vody, solární panely pro výrobu elektřiny a popínavou zeleň. Stavbu bude realizovat společnost Metrostav, zkolaudována a předána ČVUT by měla být do 4. září 2013.

Projekt centra vzniká za podpory Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace (OP VaVpI) v rámci prioritní osy 2. Celková výše udělené dotace je 672 020 806 Kč, z čehož 571 217 685,10 Kč je financováno z Evropského fondu pro regionální rozvoj a 100 803 120,90 Kč ze státního rozpočtu ČR.

„Centrum bude velkým přínosem pro Českou republiku, která se tak svými výzkumnými kapacitami zařadí po bok svých západních sousedů,“ doplňuje prof. Zdeněk Bittnar. Projekt skončí s koncem roku 2014. V současné době je v řešení žádost o prodloužení projektu, a to až do června 2015. Poté se bude centrum samofinancovat.

Více informaci o Univerzitním centru energeticky efektivních budov ČVUT najdete na http://uceeb.cz.