"SOL4" - pasivní kancelářské a seminární centrum Eichkogel - Mödling

1. Úvod

Cílem projektu "SOL4" je díky možnostem aktivní výzkumné a technologické politiky vytvořit základnu pro "práci zítřka".

Výsledky koordinovaně realizovaných a prvotřídních projektů F & E na téma strategicky vybíraných problémů mají mít za komplexní cíl vytvoření směrodatných modelů.

Jako referenční projekt nově založené společnosti Ökobau Cluster Niederösterreich bude, ve spolupráci s četnými odborníky, postavena tato perspektivní budova při zohlednění veškerých ekologických a ekonomických aspektů.

Moderní budova s vysokou kvalitou provedení bude poskytovat uživatelům možnost sdělovat jejich průkopnickou roli a kompetence směrem ven, čímž bude vytvořen základ trvalého úspěchu při ekonomické realizaci těchto témat v praxi.

Pro nás jako investora s částečným vlastním užíváním bylo důležité především používání inovativních postupů včetně perspektivních technologií šetrných k energetickým zdrojům v kombinaci se standardem pasivních domů.

2. Budova

2.1. Architektura

Projekt "SOL4" počítá se zřízením kancelářského a seminárního centra na okraji chráněné krajinné oblasti Eichkogel v Mödlingu. Zástavba obdélníkového pozemku proběhne dvoupodlažním krychlovým tělesem, na kterém budou umístěna dvě odsazená střešní podlaží.

První nadzemní podlaží má být k dispozici především pro středněpodnikové kancelářské prostory. V rámci tohoto kancelářského podlaží je třeba zaručit maximální adaptibilitu a variabilitu, a to tak, že konstrukce bude rozpuštěna v opěrách a prostor bude možno dělit pomocí posuvných stěn, děličů prostoru nebo nábytku.

V prvním a druhém střešním podlaží se budou nacházet další kanceláře, které budou však koncipovány pro malé a "velmi malé" podnikatele. V prvním střešním podlaží budou dále umístěny hlavní společenská místnost (kavárna) a jednací místnost pro interní využití.

2.2. Údaje ke stavebnímu záměru

Název projektu:	SOL4 Kancelářské a seminární centrum Eichkogel Guntramsdorfer Straße 103, A-2340 Mödling
Stavebník:	Baumeister Ing. Klausjürgen KIESSLER Ges.m.b.H. An der Königswiese 56/4, A-2340 Mödling
Dodavatel stavby:	MEDILIKKE - Immobilien - Bauträger Ges.m.b.H. Neusiedler Straße 52, A-2340 Mödling
Projektová kancelář:	SOLAR 4 YOU Consulting Ges.m.b.H. An der Königswiese 56/4, A-2340 Mödling
Koordinátor projektu:	Ing. Johannes Stockinger
Typ objektu:	Kancelářské a seminární centrum
Užitná plocha:	2.221 m2
Zastavěná plocha:	1.031 m2
Dokončení:	Konec 2004
Spotřeba tepla pro vytápění:	< 15 kWh/(m2a)
Požadovaná vzduchotěsnost	< 0,6 h-1 , n50 - test bude ještě proveden

Financování a vícenáklady na inovace

S ohledem na inovace, které jsou v rámci projektu "SOL4" realizovány, vznikají vícenáklady ve výši zhruba 8 %. Vícenáklady vznikají na základě následujících opatření:

• Výroba třiceticentimetrové fasády s izolační deskou z minerální vlny.
• Výroba vnitřních stěn z velkoformátových nepálených cihel.
• Konstrukce fasády pod zařízením PV

Stupeň inovace/vzorový charakter záměru a rozdílnost vzhledem k již probíhajícím demonstračním záměrům

Projekt je v mnohém ohledu vzorový. S ohledem na integrální proces plánování, volbu materiálů a angažovanost důležitých průmyslových podniků a subjektů s rozhodovacími pravomocemi ve věcech ochrany životního prostředí a energetické účinnosti. Projekt se odlišuje od již probíhajících demonstračních záměrů následujícími body:

• Kancelářská budova, jejíž spotřeba topné energie je tak nízká, že je možno ji celoročně pokrýt z integrovaného zařízení PV díky použití vysoce účinného tepelného čerpadla
• Jemné chlazení během letního provozu při velice nízkých technických a energetických nákladech
• Prahové oblasti mezi zotavením a prací v rámci kancelářské budovy
• Použití velkoformátových nepálených cihel pro vnitřní stěny
• Slámou izolované prefabrikované dílce jako fasáda CLIP-ON za zařízením PV
• Snadná tříditelnost a recyklovatelnost použitých materiálů. Zejména kombinace cihly a desky z minerální vlny umožňuje kvalitní recyklaci (jako výchozí materiál pro recyklaci - cihla).
• Koncepce domovní techniky a techniky stavby pasivních domů je založena na zkušenostech s podobnými kancelářskými budovami stavěnými v posledních letech a představuje s ohledem na flexibilitu, účinnost a snadnou obsluhovatelnost a udržovatelnost důsledný stupínek dalšího vývoje.

3. Podrobný popis projektu

3.1. Stupeň technických inovací

Konstrukce

Jedná se o masivní konstrukci, která je realizována převážně jako železobetonová skeletová konstrukce s cihlovými stěnami a vybráními z nepálených cihel. Prefabrikace je použita v dílčích oblastech fasády u slámou izolovaných prvků CLIP-ON pod fotovoltaickou fasádou.

Stavební dílce

Nosné cihlové zdivo 20 cm s 30 cm silnými izolačními deskami z minerální vlny. V nadzemním podlaží je izolace za fotovoltaickým zařízením složena z výše uvedených prefabrikovaných dílců. U základové desky se cementové pojivo nahradí alternativním výrobkem, který bude vykazovat lepší ekologické hodnoty (vedlejší produkt z procesu vysoké pece).

Domovní instalace

Výroba tepla probíhá přes vysoce účinné tepelné čerpadlo voda-voda, protože je k dispozici dostatek spodní vody. Odpovídající potřeba elektrické energie bude v ročním průměru pokryta přes fotovoltaické zařízení. Přes aktivaci komponentů bude probíhat jak topení, tak chlazení a za tímto účelem budou ve stropě v přízemí a nadzemním podlaží integrovány odpovídající topné spirály.

Neprovede se zbytečné uzavření základové plochy, aby mohla prosakovat dešťová voda.

Bude instalována ventilace obytných prostor ve standardu pasivních domů se zpětnou rekuperací tepla. Regulace topení, větrání a ostatních technických systémů kanceláří bude probíhat přes SBĚRNICOVÝ systém nové koncepce, který se od běžných podobných systémů odlišuje lepší přehledností, lepším uživatelským komfortem a podstatně nižšími náklady.

Spotřeba energie - opatření související s energetickými úsporami

Vedle opatření týkajících se budovy bude v rámci systémů budovy rovněž snížena spotřeba elektrické energie u osvětlení a kancelářské techniky a nájemci budou integrováni do odpovídajícího informačního systému.

Využívání obnovitelných zdrojů energie

Využívání sluneční energie pro výrobu elektrické energie. Využívání energie uložené v zemi k ochlazování, popř. vytápění.

Předehřívání, popř. předchlazování vzduchu pro ventilační zařízení bude probíhat přes vodní / vzduchový výměník tepla. S ohledem na vysokou hladinu spodní vody bude "energetická studna" nahrazena alternativním systémem, který bude i levnější (vodní - vzduchový výměník tepla bude předřazen ventilačnímu přístroji).

Vzájemný účinek & propojení energetických systémů

Energetický systém, popř. systém domovní techniky funguje na principu jednoduchosti a neklade žádné zvláštní požadavky na vzájemný účinek, popř. vzájemné propojení. Určité vzájemné účinky, např. mezi přednáškovými sály s vysokým obsazením a prostory s nízkým obsazením, jsou využívány přes aktivaci betonového jádra: přebytečné teplo v jedné části budovy se používá k pokrytí spotřeby tepla v druhé části.

3.2. Údaje k provozní energii

Budova bude dosahovat energetického koeficientu pod úrovní standardu pasivních domů. Energie potřebná pro vytápění a ventilaci bude v meziročním průměru pocházet z fotovoltaického zařízení. Provozní energie pro osvětlení, počítačovou techniku, popř. kancelářskou infrastrukturu bude udržována na nízké úrovni díky úsporným přístrojům. Tento efekt má být dodatečně posílen komplexními informacemi pro uživatele (energetický koeficient 12 kWh/m² a podle PHPP).

Energeticko-technické ukazatele

Tepelná zátěž nižší než 15 W/m².
Celková U oken: 0,85
Distanční držáky skla předběžně z nerez oceli nebo Thermixu
Tato budova je s ohledem na své tepelné kvality charakterizována zejména následujícími údaji:

U vnější stěny	0,121 W/m2K
U základové desky	0,125 W/m2K
U střešní konstrukce	0,123 W/m2K
U všech oken	< 0,850 W/m2K
Maximální tepelná zátěž	33 kW, popř. < 15 W/m2
Spotřeba tepla pro vytápění	26.324 kWh/a, popř. < 12 kWh/m2a
Energetická referenční plocha (čistá plocha, protože počítáno s PHPP)	2221 m2

Jako energetické médium pro pokrytí zbylé spotřeby topného tepla slouží zemní tepelné čerpadlo, jehož celková spotřeba elektrické energie bude v meziročním průměru pokryta instalovaným fotovoltaickým zařízením. S ohledem na vytápění, popř. letní chlazení se tedy jedná o tzv. "dům s nulovou spotřebou topné energie"!

Prokázání letní funkceschopnosti

Je třeba dodržovat příslušná opatření proti přehřívání a dbát na energetické náklady na chlazení v létě.

Technická kancelář E-plus ve Vorarlbergu provede simulaci budovy s ohledem na spotřebu topné energie a chování v létě. Zamýšlené jemné chlazení přes betonový strop představuje dodatečné komfortní opatření. Budova má být schopna letního provozu i bez tohoto opatření (ochrana proti slunci, těsnicí hmoty, atd.).

3.3. Hospodárnost

Nízké vícenáklady oproti standardním budovám jsou důvodem nesrovnatelně vyšší energetické a ekologické kvality. Předpokládané vícenáklady na celkový projekt jsou na hranici zhruba 8 %. Díky vysoké energetické účinnosti se část těchto vícenákladů amortizuje.

Čisté zřizovací náklady cca € 2.700.000,- při 2.221 m² užitné plochy, tedy v průměru cca € 1215,-/m²_NF

4. Passivhausprojektierungspaket - výpočet, dynamická simulace budovy a zařízení

4.1. Metody výpočtu - přehled

Realizace: inženýrská kancelář a plánovací tým E-PLUS, Egg / Vorarlberg

PHPP - Passivhausprojektierungspaket

• Zjištění maximální topné zátěže a energetického ukazatele - celá budova

Dynamická simulace budovy a zařízení pomocí TRNSYS 15.0

• Kontrola schopnosti letního provozu
• Simulace a účinky aktivace betonového jádra
• Zjištění spotřeby topného tepla a dynamických průběhů topné zátěže

4.2. Výpočet v detailu

Passivhausprojektierungspaket - PHPP

+	Výpočet pomocí PHPP je v zásadě dostatečný pro vyhodnocení a optimalizaci pasivního domu s ohledem na vytápitelnost a dosahovaný energetický ukazatel (kWh/m2a).
+	Ideální nástroj pro stanovení těch nejdůležitějších veličin - energetického ukazatele a maximální topné zátěže
+	Speciální model topné zátěže zohledňuje vysoké časové konstanty pasivních domů
+	Stálé srovnávání svou různých scénářů počasí - minimální vnější teplota + slunečno s mírnou vnější teplotou + oblačno -, protože maximální topní zátěž v PH není bezpodmínečně při minimální vnější teplotě
+	Dynamické průběhy teploty a topné zátěže po celý rok a pro různé termické zóny v rámci domu - není možné
+	U velkých kancelářských projektů je analýza dynamického postupu výpočtu, zejména s ohledem na schopnost letního provozu, nepostradatelná.

Dynamická simulace budovy a zařízení pomocí TRNSYS 15.0

+	Zohlednění dynamických vzájemných účinků konstrukce budovy a místního klimatu (Vídeň), zařízení a pozdějších uživatelů
+	Studie parametrů za účelem snížení (pasivní a / nebo aktivní opatření) chladicí zátěže v budově
+	Dynamické stanovení: četností překročení a nedosažení teplotních mezí v průběhu celého roku; tříd topné zátěže, povrchových teplot u různých vnitřních komponentů a skutečně vnímaných teplot
+	Posouzení celkového komfortu na základě srovnání různých koncepcí větrání a chlazení
+	Zkoumání použité aktivace betonového jádra formou dynamické simulace blízké realitě.

4.3. Shrnutí

Letní případ

+	Z pozorování různých zón vyplynulo, že předpokládaná temperace betonového jádra je smysluplná, nutná a dostatečná
+	Čisté a volné dovětrávání za účelem ochlazování masy budovy ve většině zón nepostačuje pro to, aby nedošlo k překročení maximálních teplot od 26 do 27 °C
+	Použitím aktivace betonového jádra (BKA) již nebude k překračování hodnot 26 až 27°C docházet
+	Díky použití aktivace betonového jádra již ani nebude nutné mechanické dovětrávání (přes ventilační zařízení) pro ochlazování masy budovy (-> relevantní úspora proudu)
+	Átrium představuje výjimku. Zde bylo dobrých výsledků dosaženo až použitím kombinace gravitačního odvětrávání s přívodními a odváděcími

Zimní případ

+	Budova dosahuje, popř. nedosahuje 15 kWh/m2 / rok
+	Bilance energie na vytápění budovy prokazuje vlastnost pasivního domu podle PHPP
-	Specifická tepelná zátěž ve výši 15 W/m2 je ve srovnání s "obytným pasivním domem" vysoká, protože v denním průměru je nutná relativně vysoká výměna vzduchu
+	Temperace betonového jádra má rovněž tu výhodu, že může být použita k vytápění budovy i v zimě
+	Různé světové strany, kolísající vnitřní a vnější průběhy zátěže a náhlé prudké změny vnější teploty je systém aktivace beton. jádra schopen vyrovnávat pouze podmíněně, což je třeba z technického hlediska ještě prověřit.

Investiční náklady na domovní instalace (bez ohledu na finance z podpor):

Komponenty zařízení	v € + DPH
Kompletní zařízení zemních sond včetně domovní přípojky	28.000.-
Kompletní topné a chladicí zařízení s aktivací betonového jádra, úpravou teplé vody, regulačním zařízením a veškerým příslušenstvím	190.000.-
Kompletní ventilační zařízení s topným a chladicím registrem, regulačním zařízením a veškerým příslušenstvím cca	160.000.-
Kompletní fotovoltaické zařízení včetně měničů, elektrických přípojů, rozváděče	(179.000.-)
Čisté investiční náklady na HKL zařízení (bez fotovoltaiky) v €	378.000.-
Specifické čisté investiční náklady na HKL zařízení v €/m2NNF	164.-

5. Shrnutí a výhled do budoucna

Na závěr můžeme příjemně konstatovat, že při včasné spolupráci všech odborných projektantů a specialistů v mnoha oblastech s chutí vykonat něco velkolepého něco skutečně skvělého a svého druhu jedinečného vznikne. Postavená budova bude domovem mnoha inovativních, avšak především ekologicky zaměřených firem, které budou pro blaho našich dětí stavět budovy s dlouhou životností.

Do budoucna vidíme "SOL4" jako referenční projekt energeticky efektivního stavění za použití ekologických materiálů. To bude pro stavební činnosti v oblastech jižně od Vídně zdrojem velkého množství kladných signálů a impulsů a přispěje to rovněž k tomu, že se investoři oprostí od přílišné fixace na pořizovací náklady a začnou více uvažovat o nákladech životního cyklu.

Dalším důležitým bodem bude intenzivnější používání obnovitelných energií, čímž by měl být vytvořen základ pro "etické investice s dobrým svědomím do budoucnosti našich dětí".

Nezkrácená verze je ve sborníku z konference PASIVNÍ DOMY 2005, kterou je možné si objednat na www.pasivnidomy.cz