První energeticky a uhlíkově pozitivní školní budova v ČR slavnostně otevřena
S novým školním rokem se studenti a učitelé pražské střední školy SOŠ – COP a G v Českobrodské ulici mohou těšit na atraktivní, moderní, chytré a zároveň energeticky úsporné místo pro výuku. V rámci komplexní rekonstrukce, která nemá na území ČR obdoby, byla původní školní budova přestavěna na chytrou, bezpečnou a trvale udržitelnou. Jde o zcela unikátní projekt, jehož výsledkem je první energeticky a uhlíkově pozitivní školní budova v ČR. Tato stavba, která je jedinečná i v kontextu EU, reprezentuje zcela nový přístup ke školským budovám.
Škola 21. století nominována na titul Stavba roku 2022
Ve čtvrtek 1. září 2022 byla slavnostně otevřena revitalizovaná budova pražské střední školy SOŠ – COP a G v pražských Hrdlořezech. Místo významně energeticky nehospodárné budovy ze 70. let stojí nyní v Českobrodské ulici škola odpovídající standardům 21. století. Budova je nejen energeticky a uhlíkově pozitivní, chytrá a přehledná, ale také komfortní až do té míry, že díky čidlům teploty, vlhkosti, oxidu uhličitého (CO2) a dalších plynů VOC (těkavé organické sloučeniny) se půl hodiny před výukou v učebnách vše nastaví tak, aby studentům nebylo teplo, zima, nesvítilo na ně příliš slunce a měli přísun čerstvého vzduchu. Kromě ideálních podmínek pro výuku bylo ale myšleno také na zázemí pro odpočinek a zábavu. Studenti mohou využít stoly na šachy, stolní tenis, workoutové hřiště, venkovní učebnu či relaxační zónu v atriu. V rámci projektu bylo myšleno také na bezpečnost studentů i učitelů – škola je vybavena novými mechanickými bezpečnostními prvky, různými úrovněmi zabezpečení pro vstup nebo vjezd do areálu školy a tísňovým a poplachovým systémem. Revitalizovaná budova školy byla v září nominována na titul Stavba roku 2022.
Inovativní a chytré technologie
Hlavním cílem projektu bylo přestavět původní budovu na chytrou, bezpečnou a trvale udržitelnou. Inovativní technické řešení budovy integruje výsledky českého aplikovaného výzkumu a bylo konzultováno s odborníky z UCEEB ČVUT v Praze (Univerzitní centrum energeticky efektivních budov).
Revitalizací školy se podařilo vytvořit energeticky a uhlíkově plusovou budovu, která splňuje nároky a doporučené hodnoty pro pasivní budovy. Tvoří ji mimo jiné inovativní dřevěná zavěšená fasáda ENVILOP, která vznikla aplikovaným výzkumem ČVUT. Tento lehký obvodový plášť má 30% úsporu primární energie oproti hliníkovým systémům. Větší plochy fasád jsou tvořeny dřevěnou laťovou fasádou z neupraveného sibiřského modřínu. Ostatní plochy fasád jsou opatřeny cembonitovým obkladem.
Vytápění, chlazení a přípravu teplé vody zajišťují 2 tepelná čerpadla země-voda, přičemž až 70 % chlazení se daří zajistit pasivně. Učebny vytápí a chladí konvektory fancoil, v ostatních prostorách jsou navíc ještě radiátory. Budova má nucené větrání se zpětným získáváním tepla. Systém řídí čidla a časové programy a váže se také na školní rozvrh.
Teplá voda na mytí je připravována ve dvou akumulačních nádobách STIEBEL ELTRON typu SBB 1000 WP, které jsou vybaveny signalizačními magneziovými anodami, díky kterým je přesně definováno, kdy je potřeba provádět údržbu těchto zásobníků. Jako zdrojová voda pro tyto zásobníky je použita voda z vodovodního řadu, přihřátá o odpadní teplo z rekuperace tepla ze šedé vody.
Z klimatického hlediska se budovu podařilo adaptovat na dlouhodobé sucho i přívalové srážky díky zeleným střechám, velkému množství zelených ploch (včetně fasád pokrytých popínavou zelení) a akumulační a retenční nádrží. Tyto prvky pomáhají zadržovat dešťovou vodu v lokalitě, stíní budovu a brání jejímu přehřívání. Akumulovaná dešťová voda se využívá k zálivce zeleně, čímž dochází k úspoře pitné vody. V případě nedostatku se nádrž doplňuje ze studny. V rámci odpovědného hospodaření s vodou je šedá voda ze sprch a umyvadel přečištěna a využita na splachování WC v budově, což ušetří 19 % celkové spotřeby pitné vody ve škole.
Pasivní budova a chytré technologie chrání třídy před přehříváním a snižují požadavky na chlazení. Škola je nyní energeticky a uhlíkově pozitivní, protože si díky tepelným čerpadlům a fotovoltaické elektrárně (na střeše se nachází fotovoltaické panely o výkonu 147 kWp doplněné o 300kWh baterii) vyrobí víc energie, než spotřebuje.
„Budova vyniká komplexním využitím nejrůznějších technologií, ale pokud bych měl vyzdvihnout jednu z nich, bude to inovativní systém řízení, který předpovídá a optimalizuje nákup i prodej elektrické energie. Den dopředu zná spotřebu budovy, výrobu elektrické energie, spotové ceny na trhu s energiemi (dynamická cena elektrické energie) a stav baterie. Systém na základě těchto údajů připraví algoritmus chování na následující den s prioritou energetické soběstačnosti, ceny elektrické energie v síti a ceny vybití a nabití baterie,“ vysvětluje Ing. Jiří Tencar, Ph.D. ze společnosti ECOTEN, která je autorem a projektantem revitalizace.
Díky použitým chytrým technologiím dojde ročně ke snížení skleníkových plynů až o 205 tun CO2, což představuje víc jak 104% pokles emisí.
Konstrukční řešení
Ocelový skeletový systém byl lokálně zesílen, zavětrování bylo částečně nahrazeno tyčovými táhly nebo rámy. Na podélné plnostěnné vazníky byly připevněny kotvy pro zavěšení lehkého dřevěného obvodového pláště ENVILOP, který je užitným vzorem z UCEEB ČVUT a byl zde použit poprvé (tloušťka 24 cm; U = 0,167 W/m2K). Při osazování byly panely aktivovány, tj. zavěšeny na kotvy pomocí rektifikačních šroubů. Zděná část je izolována minerální vatou s podélnými vlákny s ʎd = 0,33 W/mK v tloušťce 200 mm. Ocelové kotvy pro obklad jsou připevněné do zdiva přes podložku termostop.
Izolace střechy je tvořena spádovými klíny bílého EPS 20–240 mm a šedým EPS tl. 240 mm. Nad střešní PVC folií je provedena skladba extenzivní zelené střechy se 100 mm substrátu s fotovoltaickými panely a vzduchotechnickými jednotkami. Výplně otvorů jsou dřevěné ze sibiřského modřínu EURO 92, zasklení trojsklem s Ug = 0,5/0,6 W/m2K. Vstupní dveře jsou hliníkové s Uw = 0,97 W/m2K. Hliníkové střešní světlíky mají U = 0,89 W/m2K s okny orientovanými na sever. Blower-door test celé budovy n = 0,49 h−1. Celkový průměrný součitel prostupu tepla je Uem = 0,19 W/m2K.
Technické řešení
Technické zařízení zajišťuje komfortní a zdravé vnitřní prostředí umožňující kvalitní proces vzdělávání. Jednotlivé prostory jsou tak vytápěny, chlazeny, větrány a kvalitně osvětleny. Mimo čas pobytu osob probíhá optimalizace s cílem minimalizace energetické náročnosti budovy.
Zdrojem energie je el. energie z distribuční sítě, z fotovoltaické elektrárny o výkonu 147 kWp (456 panelů) vč. bateriového úložiště o kapacitě 300 kWh. Vytápění, ohřev teplé vody a chlazení zajišťuje dvojice tepelných čerpadel o výkonu 55,83 kW a COP 4,81 (B0/W35) a 16 zemních vrtů hloubky 112 m. Z odpadních vod ze sprch je získávána energie na předehřev teplé vody. Elektrokotel (30 kW) slouží jako doplňkový zdroj. Cca polovina chladicí sezóny bude probíhat pasivním chlazením. Chiller (49 kW) je záložním špičkovým zdrojem pro výrobu chladu. Žaluzie jsou v případě automatického provozu nastaveny tak, aby od 19. 5. do 11. 9. bránily solárním ziskům. Topná voda a chladicí směs jsou akumulovány v 1000l akumulačních nádržích. Teplá voda je akumulována ve dvou 1000l zásobnících.
Nucené větrání s regeneračními a rekuperačními výměníky zajišťuje kvalitní mikroklima na základě úrovně CO2, přítomnosti osob a podle rozvrhu. Hygienická zařízení jsou odvětrávána podtlakově. Při otevření oken dojde k vypnutí větrání, chlazení a topení.
LED osvětlení je řízeno pohybovými čidly či spínači. Intenzita umělého osvětlení se automaticky upravuje dle úrovně denního osvětlení. Tělocvična je osvětlena dvěma střešními světlíky s prosklením orientovaným na sever a bočním prosklením posilovny. Jižní a západní fasády v atriu budou porostlé popínavou zelení, a budou tak vytvářet příjemné stínění ve vegetačním období.
Dešťová voda (15 m3) je pro zalévání zeleně a částečně je její odtok zpomalen retenčními nádržemi (5 a 20 m3). Šedá voda z umyvadel a sprch bude přečištěna (3 000 l) a využívána pro splachování záchodů a pisoárů. Vodou ze studny budou doplňovány systémy.
Prediktivní řízení připraví strategii využití el. energie pomocí predikce následujícího: spotřeby, výroby a spotových cen na trhu s energiemi na den dopředu s preferencí maximalizace soběstačnosti budovy, ceny el. energie a ceny cyklu vybití a nabití baterie.
Kontrola vstupu je řízena zabezpečovacím zónovým systémem, kamerovým systémem s dohledem na plášť a oplocený perimetr budovy, čipovým systémem a systémem generálního klíče.
Architektura
Architektonická koncepce a tím i samotná budova podtrhuje přehledný a transparentní vzdělávací proces školy. Fasáda je z větší části obložena přírodními rombusovými tyčemi ze sibiřského modřínu. Vlivem stárnutí fasády bude docházet ke změně barevnosti, budova se tak stává živými organismem. Některá nároží a tělocvična jsou kontrastně obloženy cembonitovými deskami a fotovoltaickými panely.
Vstupní hala, jídelna a kavárna jsou propojeny s atriem. Vstupy do učeben a kabinetů mají vedle dveří boční prosklení umožňující transparentnost při výuce nebo schůzce v kabinetu. Součástí odborné výuky je možnost sledování chodu budovy vč. výroby a spotřeby jak na vizualizacích, tak pohledem do technické místnosti.
První budova se zlatým certifikátem kvality
Revitalizaci školní budovy charakterizuje její komplexní pojetí a mimořádně precizní a kvalitní příprava projektu. Při návrhu rekonstrukce byl kladen důraz na udržitelnost a její tři základní pilíře – environmentální, sociálně-kulturní a ekonomicko-organizační. Díky tomu se škola stala historicky první budovou, jejíž projekt získal zlatý certifikát SBToolCZ (Sustainable Building Tool) oceňující komplexní kvalitu návrhu udržitelné budovy.
Unikátnost a ojedinělost projektu dokládá také finálová účast v soutěži Adapterra Awards, která oceňuje nejlepší příklady adaptací na změnu klimatu. Projekt je dále přihlášen do Cen SDGs, světově unikátního ocenění za naplňování globálních cílů OSN, a aspiruje na úspěch v kategorii Ocenění Evropské komise.
Pilotní projekt stanovující nové standardy v oblasti modernizace škol
Vzhledem k tomu, že se jedná o pilotní projekt svého druhu, bude zapotřebí jeho provoz pravidelně monitorovat a na základě sesbíraných dat vyhodnocovat efektivitu použitých technologií. Až reálný provoz budovy ukáže, zda dojde k naplnění navržené koncepce. I z toho důvodu je budova navržena jako Living Lab a její provozní data budou k dispozici studentům, kteří je budou moci využívat při práci na semestrálních či diplomových pracích. „Sdílení poznatků z provozu této unikátní budovy pokládám za nesmírně důležité pro to, aby budoucí replikace byla ještě více optimalizována a případně se vyhnula opatřením, jejichž efekt se v rámci reálného provozu nedostavil v předpokládaném rozsahu,“ říká Ing. Jiří Tencar, Ph.D. generální ředitel společnosti ECOTEN.
Investiční rozpočet revitalizace, která byla zahájena na podzim roku 2019, činil cca 250 milionů Kč bez DPH, přičemž 98 milionů Kč pokryla dotace EU (Operační program Praha pól růstu), 78 milionů Kč činil příspěvek Magistrátu hl. m. Prahy a 74 milionů Kč byl příspěvek příjemce, tedy střední školy. Návratnost investice vychází dle Cost benefit analýzy na 14,5 roku. Počítá se zhruba se životností 50 let s tím, že v průběhu let bude potřeba investovat do výměny některých komponent.
„Mám velkou radost z toho, že se tento zcela unikátní projekt komplexní revitalizace naší školy podařilo dokončit a nyní se můžeme pyšnit moderní, inteligentní a energeticky soběstačnou školní budovou. Věřím, že jak studenti, tak učitelé si budou čas strávený v novém, moderním a chytrém prostředí naší školy užívat a těším se na jejich ohlasy. Zároveň doufám, že budeme inspirací pro další školy a náš projekt dá vzniknout novým standardům v oblasti modernizace škol,“ říká Mgr. Josef Ležal, ředitel střední školy SOŠ – COP a G.
