Projekt pasivní školy – snížení nákladů dosažením standardu pasivního domu
Přinášíme další z příspěvků konference Passivhaustagung 2016 v Darmstadtu, tentokrát s informacemi o optimalizaci konstrukce budovy školy, kterými se podařilo dosáhnout pasivního standardu budovy. Upravovala se obálka budovy, detaily i technická zařízení.
Příspěvek zazněl na konferenci Passivhaustagung 2016 v Darmstadtu (SRN) pořádané německým Institutem pro pasivní domy (Passivhaus Institut).
1 Historie
V roce 2009 se město Norimberk rozhodlo pro pasivní domy. Byla vypsána soutěž na nový projekt školy (základní škola s družinou) o užitné ploše cca 3000 m2. Vítěz byl pověřen projektem a jeho realizací.
Jedná se o novostavbu budovanou za současného provozu staré školy. Poté bude stará škola stržena. Objekt tvoří dvoupodlažní budova školy s částečným podsklepením a přízemní objekt školní družiny. Obě stavební tělesa jsou vzájemně propojena nízkým spojovacím traktem, který slouží pro pobyt dětí v polední pauze. Po dvou letech projekčních příprav bylo oznámeno, že projekt není možné realizovat v pasivním standardu a že to přijde asi na 1 milion € vícenákladů. V tomto okamžiku byl záměr oproti plánu již o 1 rok opožděn. Jako důvod byly uvedeny přehnaně vysoké požadavky standardu pasivního domu. Smlouva s projektantem byla zrušena a bylo vypsáno výběrové řízení na pokračování a přepracování projektu. Naší architektonické kanceláři se podařilo ve výběrovém řízení zvítězit.
2 Úprava projektu
Nejprve byly zanalyzovány příčiny, proč se zatím nepodařilo dosáhnout standard pasivního domu. Každý dílčí bod byl diskutován se specialisty a podle toho byl pak projekt v těchto bodech upraven.
2.1 Optimalizace obálky budovy
2.1.1 Základy
Obrázek 1: Parapety k roznesení zatížení
Jedním ze stěžejních důvodů, proč se nepodařilo dosáhnout pasivního standardu, byl způsob založení objektu. Po obvodu podlahové desky se předpokládaly základové pasy a uvnitř budovy byly navrženy základové patky. Vzhledem k tomu, že nejsou schválené žádné tepelné izolace, které by směly být použity pod základové pasy nebo patky, vycházely zde kvůli tomu značné tepelné mosty v oblasti základů.
Základové patky byly nutné, protože zatížení ze tří podlaží bylo v suterénu svedeno na volně stojící sloup. Pasy byly nutné, protože zasklení v přízemí bylo navrženo až k podlaze a veškeré zatížení z vyšších podlaží bylo po obvodu přenášeno do desky jen přes jednotlivé kruhové podpěry.
Doplněním parapetu o výšce cca 50 cm (68 cm od hrubé podlahy) se podařilo zatížení po obvodu roznést lineárně na podlahovou desku a základové pasy mohly být zrušeny (viz Obrázek 1). Bodové zatížení ve sklepě se díky přepracování půdorysu suterénu podařilo přenést do stěn. Základová patka už tím pádem nebyla potřeba.
2.1.2 Průsvitné konstrukce
Díky doplnění parapetů o výšce cca 50 cm (68 cm od hrubé podlahy) se také podařilo snížit velmi vysoký podíl zasklení. Zejména spodní část skel je z hlediska využití denního světla irelevantní, vede ale k velkým tepelných ziskům v letním období. Díky snížení podílu zasklení o celkem asi 30 % byly výrazně sníženy náklady a také se tím zlepšil letní komfort.
V dalším kroku byly optimalizovány hodnoty součinitele prostupu tepla U zasklení. Hodnota U pro zasklení byla snížena na 0,5 W/(m2.K) a solární faktor g na 50 %, aby se ještě více snížilo riziko letního přehřívání. Toto opatření umožnilo zrušit původně výpočtově potřebnou protisluneční ochranu na severní straně. Také se díky tomu podařilo zmírnit požadavky na hodnoty U rámů, což výrazně snížilo náklady na lehký obvodový plášť.
2.1.3 Tepelné mosty
Některé tepelné mosty, které jsou dané návrhem a nebylo možné jim zabránit, byly zmírněny použitím iso-nosníků a stavební prvky byly ze strany exteriéru ještě více zatepleny. Všechny ostatní tepelné mosty (např. přesah střechy, viz Obrázek 2) byly důsledně eliminovány.
Obrázek 2: Přesah střechy s přerušením tepelného mostu, ve výstavbě (vlevo), po dokončení (vpravo)
2.1.4 Střecha a odvodnění
V principu platí, že dešťovým svodům procházejícím skrz budovu bychom se měli vyvarovat. V pasivním domě jsou takové svody zvláště kontraproduktivní. U předmětného objektu přesahuje horní podlaží o cca 1,20 m půdorys přízemí po celém obvodu. Toto půdorysné uspořádání velmi ztěžuje estetické řešení odvodnění. Dešťové svody by v přízemí stály volně před fasádou. Jediné místo, kam by mohla být voda odváděna, se nachází v místě vstupní prosklené stěny.
Proto byla celá plocha střechy o velikosti cca 1000 m2 odvodněna směrem ke vstupu. Díky spádové izolaci jsou v nejvyšším bodě dosaženy extrémně vysoké tloušťky tepelných izolací, jejichž vedlejším efektem je snížení tepelných ztrát téměř až na nulu. Kvůli optimalizaci nákladů byly použity tepelné izolanty různé kvality. Za účelem snížení celkové tloušťky tepelné izolace byly v nejnižším místě použity jako tepelný izolant vakuové desky.
2.2 Optimalizace technických zařízení
2.2.1 Technické místnosti
V původním projektu byla v suterénu navržena společná větrací centrála pro školu a družinu. Geometrie a poloha místnosti, nevýhodná poloha svislých šachet a otvorů pro nasávání čerstvého a výfuk odpadního vzduchu zapříčinily, že byly potřeba velmi dlouhé větrací kanály v suterénu. Především rozvody vně vytápěné obálky budovy byly nezvykle dlouhé. Díky úpravě půdorysu suterénu a přeložení větrací centrály mohly být výrazně sníženy délky rozvodů a ušetřeny požární klapky. Větrací zařízení pro družinu bylo přesunuto do budovy družiny. Díky malým půdorysným změnám zde mohlo být zařízení umístěno bez ztráty plochy. To také podstatně snížilo délky rozvodů a současně náklady při současném zvýšení účinnosti.
2.2.2 Přívod vnějšího vzduchu a výfuk odpadního vzduchu
Vzhledem k tomu, že se nasávání vnějšího vzduchu nesmí uskutečňovat v blízkosti terénu, byla navržena nasávací věž postavená na vlastním základu. Z architektonických důvodů nebyla tato věž v bezprostřední blízkosti větrací jednotky. Díky šikovné úpravě návrhu se podařilo nasávání vnějšího vzduchu umístit do zakončení obvodové stěny (viz Obrázek 3 vlevo). Tím se stalo „neviditelným“ a mohlo být umístěno hned vedle větrací jednotky. Úprava projektu umožnila snížení vzduchotechnických potrubí vně vytápěné obálky o cca 90 %. Díky tomu byly v suterénu ušetřeny velké plochy určené původně pro technické účely a podařilo se místo toho vytvořit další skladové prostory o ploše cca 50 m2.
¨
Obrázek 3: Tepelně izolovaný přívod vnějšího vzduchu, grafické znázornění (vlevo) a pohled (vpravo)
2.2.3 Pasivní noční chlazení
Pro pasivní chlazení byl v každé pobytové místnosti navržen větrací prvek ve fasádě. Otevírání a zavírání těchto prvků je poháněno motorem. Velkoryse dimenzované provětrávací otvory mezi učebnami a chodbou opatřené tlumiči ve stropě umožňují proudění vzduchu s malou tlakovou ztrátou i při zavřených dveřích.
Ve střeše nad aulou byl navíc zabudován jižně orientovaný přístřešek s fixní protisluneční ochranou. Okna mohou být v noci mechanicky otevřena. Tím se letní tepelné zisky udržují nízko a je umožněno snadné přirozené noční odvětrání podpořené termickým vztlakem.
3 Výsledky
Projekt je nyní krátce před dokončením. Díky několika malým avšak zásadním úpravám v návrhu budovy a technického vybavení mohl být bez problémů dosažen standard pasivního domu. Z objektu je teď pasivní dům a stavební náklady leží krátce před dokončením přibližně 0,5 mil. € pod plánovaným rozpočtovým stropem.
Tento příklad názorně ukazuje, že to není pasivní standard, který by byl zodpovědný za překročení rozpočtu. Chytrý návrh zlepšuje nejen standard budovy a udržitelnost, ale snižuje také stavební náklady.
Hrubé náklady (bez pozemku) činí (krátce před dokončením) cca 10,3 mil. € (stavební konstrukce cca 4,1 mil. €; technická zařízení cca 1,2 mil. €).