Technická zařízení v nově vznikajících kategoriích budov

Základní obrat v pojímání všech technických oborů nastal již po uvolnění striktně omezujících ekonomických ukazatelů po roce 1990. Dřívější ukazatele zásadním způsobem bránily novým pokrokovým a individuálním řešením. V některých technických oborech se projevuje útlum činností (např. v těžkém průmyslu), což logicky vyplývá z potřeb naší společnosti.

V jiných oborech, a to zejména ve stavebnictví, zaznamenáváme velký nárůst činnosti. Je to vidět na ulicích našich měst a vesnic, které stavební činnost poznamenává ve kvalitativně příznivém smyslu. Nové a rekonstruované budovy nejsou omezovány předem danými ekonomickými ukazateli, ale sledují se při nich energeticky úsporná řešení (např. zateplování fasád) a uplatňují se požadavky na ekologický provoz (např. snížení emisí).

Mimořádný význam v tomto vývoji je přisouzen TZB. Všechny profese TZB sledují a spoluvytvářejí optimální vnitřní životní prostředí (interní mikroklima) pro uživatele bytových a občanských budov. Také v exteriéru se výrazně uplatňuje optimální řešení TZB (např. snížení zakouřenosti našich vesnic a čištění odpadních vod). Za kvalitativně nové stavební kategorie můžeme považovat vícepodlažní budovy, které jsou svým charakterem jedinečné, a některé kategorie budov přetvářejících dosavadní klasické formy výstavby. Ukazuje se, že nové kategorie budov potřebují nová řešení TZB, ve kterých se budou uplatňovat současné požadavky.

Cílem je vytipovat objekty, které náleží do uvedené problematiky, a v navazujících příspěvcích shrnout nové poznatky pro řešení TZB v jednotlivých budovách. Dále uvedený příspěvek "Nové poznatky pro navrhování technických zařízení v nově vznikajících kategoriích budov" je úvodní. Obsahuje obecné zásady a přináší pokus o výběr objektů spadajících do uvedených kategorií.

Nové poznatky pro navrhování technických zařízení v nově vznikajících kategoriích budov

1. Dosavadní vývoj ve stavebnictví
Ve vývoji stavebnictví v ČR na přelomu tisíciletí se začínají ve větší míře objevovat budovy, které byly dosud málo četné - spíše výjimečné - a také nové kategorie budov navazující na dosavadní tradiční návrhy staveb. Počátky tohoto vývoje spadají do 90. let minulého století a v malé míře i do předchozího období, kdy byly spíše ojedinělé. Navrhování těchto budov je podníceno jednak vývojem stavebnictví v okolních evropských státech a jednak novou ekonomickou situací v ČR. Rozsah jejich výstavby závisí zásadně na 2 podmínkách.

První je požadavek na zdůraznění mimořádné významnosti činnosti (podnikání) investora, pro kterého je budova určena, a zvýšení ekonomické efektivity podnikání mimořádným rozsahem výstavby a netradičním, architektonicky velmi působivým účinkem na návštěvníky, kteří do budovy vstupují. Druhou podmínkou je řada okolností vyplývajících z technických, energetických a zvláště z nových ekologických požadavků. Obě podmínky se mohou uplatnit při návrhu jedné budovy a projekt technických zařízení (dále TZ) má potom četná specifika a liší se značně od tradičního návrhu. Podkladem pro návrh TZ je architektonický a stavební návrh budovy z hlediska prostorového řešení, dispozice a volby konstrukce. Vyjmenujme si v této fázi výstavby, kterou můžeme stále ještě považovat za vývojovou, o které budovy a nové kategorie budov se jedná.

Vytipovanými objekty jsou:

vysoké - vícepodlažní budovy, rozsáhlá zdravotnická zařízení - nemocnice v monobloku s propojenými instalačními rozvody vyžadujícími nové, hygienicky bezpečnější řešení, velké supermarkety navrhované jako monobloky, velké supermarkety sestávající z jednotlivých nákupních středisek pod společným zastřešením, podzemní objekty nákupních center, objekty umístěné zčásti pod zemí s minimální spotřebou energie na vytápění, využívající sluneční záření prosklenou stěnou orientovanou ke sluneční straně, další budovy spadající do zvolené problematiky, které bude třeba vytipovat v další fázi výstavby.

Poznámka:
Výčet budov nezahrnuje průmyslové a zemědělské objekty, ve kterých je dominantní a určující provozní technologie. Pro názornost lze uvést, že odlišných průmyslových technologií je více než 100 a nebylo by ani možné vytipovat společná obecná řešení. Pouze mimochodem poznamenávám, že éra gigantů těžkého průmyslu v ČR z doby před rokem 1990 skončila a vývoj v této oblasti se bude ubírat jiným směrem - ale to již není předmětem tohoto článku.

2. Vysoké budovy
2.1 Obecná problematika a rozdělení vysokých budov

Vysoké budovy mohou být navrhovány jako bytové domy, jako budovy občanské výstavby, nebo mohou obsahovat obě funkce zároveň. Vznikají tak polyfunkční budovy, u kterých se odstraňuje uniformita vyplývající ze samotné funkce bydlení. V budovách se umisťují obchody, restaurace, společenské místnosti, administrativa příslušející k obytnému okrsku, garáže a další provozy. Ve vícepodlažních budovách vyšších skupin a zejména ve výškových a velmi vysokých budovách s několika sty až tisíci obyvatel vznikají města ve městě.

Přesné rozdělení vysokých budov není jednotné. Termín vysoké budovy se užívá jako obecné označení. V technické literatuře se setkáváme s definicí vysokých budov jako se stavbami, které pro svoji výšku vyžadují zvláštní stavebně konstrukční, technický a technologický návrh. Snaha po sjednocení klasifikace vysokých budov vedla k projednání rozdělení vysokých budov na I. Symposiu Mezinárodní rady pro výzkum a dokumentaci ve stavebnictví CIB S 41 v roce 1971 [1].

Doporučená hranice mezi vícepodlažními a výškovými budovami byla stanovena na 40 podlaží. Od 41 do 60 podlaží se považují budovy za výškové a od 61 podlaží za velmi vysoké. Rozdělení se uvádí i v naší technické literatuře a přejímá je také poslední souborná publikace "Zdravotně technická zařízení a instalace" z roku 2001 [2], která je společným dílem autorů z Čech, Moravy a Slovenska (z vysokých škol). Doporučená hranice mezi vícepodlažními a výškovými budovami se zdá pro podmínky v ČR příliš vysoká. Podle tohoto rozdělení bychom u nás téměř žádné výškové budovy neměli.

Konstatování se uvádí pouze pro úplnost pohledu na rozdělení vysokých budov. Reálná možnost stavění vysokých budov do určitého maximálního počtu podlaží, a tedy i potřeba zpracování podrobných projekčních doporučení a ekonomických rozborů, je dána předpokládanou četností jejich výstavby. Domnívám se, že za ekonomickou hranici co do počtu podlaží je možno v ČR považovat vícepodlažní budovy II. skupiny (tab. 1). Je to hranice, nad kterou již dochází z projekčního i montážního hlediska v největší míře k zásadním kvalitativním změnám. Pro všechny profese TZB nemůže být hranice zcela jednotná, ale alespoň rámcově by k ní mělo být přihlíženo.

Třída	Počet podlaží	Výška (m)
Vícepodlažní - I. skupina	9 až 16	do 50
Vícepodlažní - II. skupina	17 až 25	50 až 75
Vícepodlažní - III. skupina	26 až 40	75 až 120
Výškové	41 až 60	120 až 200
Velmi vysoké	nad 60	nad 200

Tab. 1 - Dělení vysokých budov

Poznámka: Budovy 6 až 8 podlažní je možno považovat rovněž za vícepodlažní

Stavění vyšších budov je mimořádně investičně a provozně náročné, což činí výstavbu těchto budov, pokud jsou určeny pro bydlení, problematickou. Budovy občanské výstavby (např. správní a bankovní) podléhají jiným kritériím. Jsou to především požadavky na reprezentaci a demonstrování ekonomické stability a moci, které se mohou upřednostňovat před ekonomickými hledisky.

2.2. Některé zásady pro navrhovaní vícepodlažních budov s maximálním počtem podlaží II. skupiny
(Vícepodlažní budovy střední zástavby - 6 až 8 podlažní - nevyžadují zvláštní opatření a z dále uvedených doporučení je možné použít pouze některá, podle individuálních podmínek).

Pro optimální návrh vytápění musí být vytvořeny podmínky stavebním návrhem budovy. Je třeba zamezit termickému proudění vzduchu budovou a nepříznivému působení tlaku větru. Stavební provedení budovy z těchto hledisek umožňuje minimalizovat tepelné ztráty a zajistit bezporuchovou funkci otopné soustavy. Cílem je vytvořit optimální podmínky vnitřního prostředí v budově nízkými investičními a provozními náklady. Obvodový plášť budovy by měl zabránit nadměrným tepelným ziskům od slunečního záření. Současně s otopným systémem se musí řešit větrací zařízení pro budovu. Rozhodující je druh oken otevíratelných nebo s pevným zasklením. U budov s lehkým obvodovým pláštěm je nutno rozhodnout, zdali je možný pouze vytápěcí systém spolu s nuceným větráním nebo některý druh klimatizace.

Klimatizace vícepodlažních budov je velmi nákladná, vyžaduje náročné a nákladné stavební úpravy a rozvody chladicí vody se zdrojem chladu. Pokud je budova projektována jako bytový dům, je žádoucí provést taková opatření, aby nemusela být, pokud možno, navržena klimatizace. Závěrem můžeme shrnout, že pro vytvoření optimálního vnitřního prostředí z hlediska tepelné a vlhkostní pohody je od zahájení projekčních prací nutná spolupráce projektantů vytápění a vzduchotechniky s architektem - projektantem stavební části budovy, protože jednotlivé návrhy se zásadně ovlivňují. Složitost trubních rozvodů a nutnost vzájemné koordinace všech je doložena příkladem rozmístění trubních rozvodů v technickém podlaží vícepodlažní budovy na obr. 1 (převzato z provedené realizace).

Obr. 1 - Příklad rozmístění trubních rozvodů v technickém podlaží

Při volbě vlastního otopného systému je nutno vycházet z individuálních podmínek v určité budově. Z mnoha hledisek je jedním z nejzákladnějších zajištění hydraulické a tepelné stability a žádoucí je minimalizace stavebních úprav. Volba topného zdroje záleží na místních podmínkách v dané lokalitě. V místech s centralizovaným zásobováním teplem je výhodné napojení otopné soustavy budovy na venkovní síť předávací stanicí tlakově nezávislým způsobem. V případě domovní kotelny s kotli na zemní plyn je třeba zvolit optimální umístění kotelny v budově, a to z hlediska bezpečnosti provozu, z hlediska stavebních úprav a vyvolaných investičních nákladů.

Rozvod studené vody ve vícepodlažních budovách vyžaduje dělení do tlakových pásem. Většinou se nelze obejít bez technických podlaží, která představují největší stavební úpravu. Na vodovodním potrubí z uličního řadu se umísťují automatické tlakové stanice (dále ATS) s přerušovacími a tlakovými nádržemi. Automatické tlakové stanice mohou být v podzemním podlaží nebo i v technickém podlaží nad nejnižším tlakovým pásmem. V nejvyšší části budovy mohou být také deficitní nádrže navrhované při kolísavých tlakových poměrech v uličním vodovodu.

Rozvod teplé vody, v případě centrální přípravy vody, se provádí podle obdobných zásad jako rozvod studené vody. Zavodněný požární vodovod se napojuje na samostatná požární čerpadla umístěná v podzemním podlaží nebo v technickém podlaží v nejnižší části budovy. Eventuálně mohou být požární hydranty napojeny na automatické tlakové stanice studené vody při dostatečné dodávce vody z uliční sítě. V případě, že hydranty nemohou být napojeny přímo z vodovodní sítě, je žádoucí navrhnout vyrovnávací vodojem (akumulační nádrž) a umístit jej do podzemí na základovou desku budovy nebo i mimo budovu. Vodojem je jedním z nejnáročnějších zařízení. Kromě zavodněného požárního vodovodu se v určitých případech navrhuje nezavodněný požární vodovod (suchovod), který je vyústěn na fasádu budovy pro napojení mobilní požární techniky. Ve zvláštních případech se mohou navrhovat pro hašení vodní sprchová zařízení nebo zařízení s vodními clonami.

Volba nejvýhodnější vodovodní soustavy (otevřené nebo uzavřené) a její detailní provedení záleží vždy na druhu a provedení budovy.

Pokud bude rozhodnuto o použití plynu ve vícepodlažní budově, může se jednat o rozvod pro plynovou kotelnu a eventuálně o další rozvod pro plynové spotřebiče v obytných nebo provozních místnostech. Rozvod pro plynovou kotelnu je samozřejmostí. Volbu dalších plynových spotřebičů je nutné uvážit ze všech hledisek, protože alternativní volba elektrických spotřebičů poskytuje větší bezpečnost. Vzhledem k výšce budovy se musí počítat se zvýšeným vztlakem plynu a také s kolísáním tlaku plynu, kterému se čelí osazením regulátorů tlaku. Rozvod plynu nemá zvláštní specifika. Důsledně musí být zamezeno únikům plynu a možným koncentracím v nevětraných prostorách. Žádoucí je osazovat ve vybraných místech indikátory koncentrace plynu.

Obr. 2 - Areál nemocnice s jednotlivými pavilony a s propojením podzemními chodbami A - nemocniční pavilony 1 - podzemní komunikační chodby

Ve vícepodlažních budovách se navrhují další speciální technická a strojní zařízení jako jsou velíny, akumulátorovny, dieselagregáty, systémy na odstraňování odpadků, strojovny pro centrální odsávání prachu a další. Zařízení navrhují specialisté. Při stavebním návrhu a při vedení instalačních rozvodů je třeba počítat pro tato zařízení s vyhrazenými místnostmi a s umístěním při vertikálních trubních komunikacích a v technických podlažích.

Uvedené poznámky jsou pouze dílčí vybrané údaje pro ujasnění zásadní problematiky jednotlivých profesí TZB. Vlastní detailní rozbor určité profese TZB v nově vznikajících kategoriích budov by měl být proveden v navazujících detailních příspěvcích.

U dále uváděných budov se popisují pouze vlastnosti, pro které jsou budovy považovány za kvalitativně nové a tudíž vyžadující nová řešení TZB.

3. Rozsáhlá zdravotnická zařízení - nemocnice v monobloku
Na rozdíl od nemocnic, které sestávají z jednotlivých pavilonů propojených podzemními chodbami (obr. 2), jsou nemocnice v monobloku výhodné soustředěním všech oddělení do jedné rozsáhlé a především vysoké budovy (obr. 3).

Komunikace mezi odděleními jsou podstatně kratší, uskutečňují se lůžkovými výtahy a nevybočují z budovy.

Nevýhodou je společné propojení rozvodů studené a teplé vody, většinou s určitými neužívanými úseky. Hrozí zde zvýšené nebezpečí šíření mikroorganizmů (zejména bakterií legionel) ve společném vodovodním potrubí v celé budově. Toto závažné zdravotní nebezpečí je zapotřebí odstranit kvalitativně novým návrhem TZB.

Obr. 3 - Monoblokový návrh nemocnice s vertikálním propojením schodiště a lůžkovými výtahy
1 - lůžkové výtahy, 2 - schodiště

4. Velké supermarkety navrhované jako monobloky
Ve velkých supermarketech v monoblokovém provedení, kde je mimořádná koncentrace lidí, je zvýšené nebezpečí ohrožení návštěvníků při požáru. Měl by zde být navržen kombinovaný požární systém včetně vodního sprchového zařízení a zařízení s vodními clonami. Vzduchotechnický systém musí být projektován s ohledem na možnost vypuknutí požáru.
Návrh TZB by měl spolupůsobit při zabezpečení únikových cest.

5. Velké supermarkety sestávající z jednotlivých nákupních středisek pod společným zastřešením
Společným překrytím (zastřešením) jednotlivých nákupních středisek vzniká velký prostor s umělým "ovzduším", které má jiné parametry než ovzduší uvnitř nákupních středisek a jiné než venkovní ovzduší - jedná se o provoz v topné sezóně. V létě se počítá s otevřením do venkovního prostoru. Je třeba vyřešit vzduchotechnický systém společného prostoru, zajistit dostatečné větrání, zamezit přehřívání v letním období a minimalizovat energetické nároky. Zvýšené nároky se kladou na požární zabezpečení (viz čl. 4).

6. Podzemní objekty nákupních center
Podzemním objektem se šetří v určitých případech cenné místo nad zemí. Jsou zde minimální tepelné ztráty. V celém objektu je vzduchotechnický systém, který odvádí teplý vzduch a rekuperací z něho se získává zpět teplo pro ohřívání přiváděného čerstvého vzduchu. Náročné je požární zabezpečení a někdy i odvádění odpadních vod v případě výškového situování pod úrovní venkovní kanalizace.

7. Objekty umístěné zčásti pod zemí s minimální spotřebou energie na vytápění
Při hledání nových způsobů úspor energie je možné situovat objekty zčásti do země ve svahu otevřeném k J, JZ a JV (obr. 4). Místnosti se zemní ochranou mají minimální tepelné ztráty a místnosti orientované směrem ze svahu na slunečné straně se navrhují se zasklenými plochami, kterými přichází do budovy velké množství tepla ze slunečního záření. Je třeba stanovit obecně použitelnou metodiku řešení těchto budov, navrhnout pro ně dílčí vzduchotechnický systém a doplňkové vytápění (většinou elektřinou). Nejvíce realizací lze předpokládat s rodinnými domky.

Obr. 4 - Objekt umístěný z části pod zemí
s minimální spotřebou energie na vytápění
1 - svahový terén

8. Závěr
Vytipováním nově vznikajících kategorií budov byl učiněn pokus o postupné vypracování podkladů pro jejich projektování. Bylo by žádoucí, aby projektanti, kteří již měli možnost navrhovat TZB do některé uvedené kategorie, uveřejnili své další poznatky v samostatných příspěvcích. Výčet kategorií budov nemůže být úplný a bude dále rozšiřován.

Literatura:
[1] I. Symposium Mezinárodní rady pro výzkum a dokumentaci ve stavebnictví. Moskva 1971.
[2] Valášek, J. a kolektiv: Zdravotně technická zařízení a instalace. Bratislava, Jaga 2001.
[3] Valášek, J.: Vodovody a kanalizácia ve vysokých budovách. Bratislava, Alfa 1982.
[4] Frantík, F.: Projektování, realizace a provozování teplovodních otopných konvekčních soustav pro vícepodlažní budovy. Praha, VÚPS 1979.
[5] Skokan, V.: Problematika navrhování technických podlaží ve výškových budovách. Praha, ČNTL, čas. Český Instalatér 2/1996.
[6] Kucel, J.: Požiarna ochrana budov. Bratislava, KUCBEL 1993.