Životnost lehkých obvodových plášťů

Ačkoliv princip lehkých obvodových plášťů se začal používat již ve 20. letech 20. století, mezníkem se stala aplikace systému lehkého obvodového pláště na výškových budovách sídla OSN a Lever House v New Yorku v 50. letech 20. století.

První budovou se zavěšenou lehkou fasádou, realizovanou v ČSSR, je budova v Kodaňské ulici v Praze Vršovicích, postavená v druhé polovině 60. let 20. století pro podnik zahraničního obchodu Chemapol. Budova s revoluční fasádou byla postavena podle návrhu architektek Zdenky Marie Novákové a Dagmar Šestákové. Protože v ČSSR nebyla stavební firma, která by uměla realizovat stavbu v té době v ČSSR zcela unikátní konstrukce, byla oslovena milánská firma FEAL, která následně realizovala i další výškové budovy v Praze s lehkým proskleným hliníkovým fasádním pláštěm, například budovu Strojimportu (nyní palác Vinohrady).

Budova OSN v New Yorku Dokončená v roce 1952

CITY EMPIRIA (bývalý Motokov) – první stometrová budova v ČSSR, dokončená v roce 1977, Etapová výměna pláště v letech 2002–2003

Životnost lehkého obvodového pláště

Životnost lehkého obvodového pláště lze posuzovat z hlediska technického, ekonomického a morálního. Z technického hlediska se životnost odvíjí od trvanlivosti materiálů a komponentů, použitých v konstrukci fasádního pláště. Budeme-li brát v úvahu soudobé systémy od 70. let 20. století, jedná se především o hliníkové profily, sklo, ocelové interiérové kotvy, těsnění a tmely, tepelnou izolaci. Je-li taková konstrukce správně provedena a není-li poškozena následnými neodbornými zásahy, lze uvažovat o životnosti základních materiálů až po dobu 60 let. Problémem mohou být mechanické části například otevíravých prvků nebo větracích prvků, které již nelze vyměnit z důvodu neexistence náhradních dílů.

Protože lehký obvodový plášť je konstrukce v nízkou tepelnou setrvačností a obvykle velkou prosklenou plochou, mají starší konstrukce lehkých obvodových plášťů oproti masivní fasádě nižší tepelnou izolaci a vysoké solární zisky. Tyto faktory se promítají do nákladů na provoz budovy, jejíž vlastník tak přichází o nájemníky a budova se stává neudržitelnou. I s ohledem na politiku EU o snižování energetické náročnosti budov, lze z tohoto hlediska uvažovat o technické životnosti přibližně po dobu 25 let. Je tím míněno, že fasádní pláště, realizované před 25 lety, je již vhodné revitalizovat.

Hliníkový fasádní neizolovaný systém původem v USA

Morální životností lze chápat stárnoucí design pláště, mnohdy neudržovaného, snižující se komfort uživatelů, obsah zdraví škodlivých materiálů (většina konstrukcí ze 70. až 80. let 20. století obsahuje azbest) a obtížnou reparabilitu. Technický vývoj v posledních třiceti letech posunul parametry systémů lehkých obvodových plášťů takovým způsobem, že jej lze srovnat s automobilovým průmyslem. Proto je možné uvažovat o morální životnosti v horizontu 35. až 40. let.

Mnohdy mají vlastníci budov obavy o stálost izolačních vlastností dvojskel ve fasádním plášti, která jsou plněna vzácnými plyny, obvykle argonem, výjimečně kryptonem. Technická norma připouští únik plynu v objemu 1 % za rok, což by po 30 letech opravdu znamenalo významné zhoršení izolačních schopností. V praxi se dokázalo laboratorním změřením starších izolačních skel vyjmutých ze staveb, že reálný únik plynu je až 10× nižší. Znamená to, že po 25 letech je ztráta plynu menší než 5 % a tedy ztráta na hodnotě U_g je menší než 0,04 W/m²K. Lze tedy konstatovat, že tak starý lehký obvodový plášť s velkou prosklenou plochou si zachovává své tepelněizolační vlastnosti po celou dobu své životnosti. Jeho parametry však již nevyhovují současným požadavkům a stanoveným kritériím pro energetickou politiku EU.

Vývoj vlastností LOP

Vývoj systémů lehkého obvodového pláště od 60. let začal profily bez přerušeného tepelného mostu, tedy hliníkový profil prostupoval z exteriéru do interiéru. Teprve v 70. letech se začaly používat různé způsoby přerušení toku tepelné energie. Od 90. let se izolované profily používaly již standardně a takové systémy byly vyžadovány i tepelnětechnickou normou. Součinitel prostupu tepla profilů byl kolem 2,1 W/m²K a používaná izolační skla plněná vzduchem měla U_g = 1,8 W/m²K.

Od 10. let 21. století se součinitel prostupu tepla profilů dostává na hodnotu menší než 1,2 W/m²K a v zasklení se začínají uplatňovat trojskla s U_g = 0,5 W/m²K.

Pro revitalizaci jsou tak vhodné systémy fasádních plášťů realizované nejdříve koncem 90. let, ovšem tato možnost závisí především na původní kvalitě a postupné údržbě pláště a samozřejmě na podrobné tepelnětechnické analýze. Pro revitalizaci jsou konstrukčně vhodnější fasádní pláště realizované počátkem 21. století.

Systém z konce 90. let U_f = 2,1 W/m²K; U_g = 1,8 W/m²K

Systém z roku 2020 U_f < 1,2 W/m²K; U_g = 0,5 W/m²K

Údržba

Lehký obvodový plášť, stejně jako všechny jiné pláště budov a technické konstrukce, vyžaduje průběžnou a pravidelnou údržbu. Doporučená periodicita mytí lehkých obvodových plášťů, uváděná výrobci těchto konstrukcí, je jeden rok. V prašném prostředí je to pak dvakrát ročně. Při mytí fasádního pláště se musí zároveň kontrolovat kontinuita a funkčnost těsnění, upevnění všech vnějších prvků pláště a neporušenost prosklených výplní.

Bohužel ne všechny budovy s prosklenými plášti byly vybaveny vhodným přístupovým systémem údržbových lávek, obvykle z ekonomických důvodů a také mnozí vlastníci zanedbávali samotnou údržbu. Zanedbání údržby má samozřejmě, stejně jako u jiných technických zařízení, vliv na snížení životnosti.

Demolice, rekonstrukce, revitalizace

Budova Merkuria v pražských Holešovicích, která byla dokončena v roce 1971, měla být v loňském roce rekonstruována při zachování a doplnění stávajícího skeletu. Měla se provést tzv. „remolice“, kdy se maximum demontovaných materiálů, z pláště tedy především hliník a sklo, mělo plně recyklovat. Nakonec se ukázalo, že skelet, stavěný podle kvalitních socialistických norem, ale s nekvalitními socialistickými stavebními postupy a materiály, je efektivně neopravitelný, a proto došlo k úplné demolici. Samozřejmě vždy záleží na kvalitě a typu stavební nosné konstrukce a možnostech využití stávající budovy. Je nutné si uvědomit, že i zachovalý a opravitelný skelet byl navrhován podle původních statických postupů a byl dimenzován na lehčí obvodový plášť.

Pod rekonstrukcí obvodového pláště si lze představit kompletní výměnu fasády na stávající skelet. Nový fasádní systém s výrazně nižším součinitelem prostupu tepla profily a zasklený současnými izolačními trojskly může zlepšit energetické parametry až o 40 % v závislosti na poměru prosklených výplní a izolačních panelů. Výměna fasádního pláště je samozřejmě spojená i s rekonstrukcí interiérů, a tedy vyklizením budovy. Taková rekonstrukce může zvýšením standardu interiérů přivést nové nájemníky. Příkladem úspěšné rekonstrukce (výměny lehkého obvodového pláště) může být budova City Empiria (dříve Motokov) nebo budova matematicko-fyzikální fakulty UK v Praze Tróji.

Revitalizací lehkého obvodového pláště je myšlen postup, kdy se do stávajícího funkčního systému osadí (vymění) skleněné a případně tepelněizolační výplně s výrazně lepšími izolačními vlastnostmi, tedy významně nižším součinitelem prostupu tepla a u transparentních skel výrazně lepší selektivitou, tedy nižším prostupem solární energie, která způsobuje přehřívání interiéru, a nejlépe stejným prostupem světla pro osvětlení interiéru. Toto řešení předpokládá určité technické parametry hliníkového fasádního systému, které umožní zasklení silnějších izolačních skel. U rastrových fasádních systému je možné vyměnit izolátory, u modulových zvenku zasklívaných systémů je možné upravit tloušťky zasklívacího těsnění, případně přistoupit k výměně zasklívacích lišt za nově tvarované.

Při revitalizaci, kdy se uvažuje o výměně izolačních dvojskel s U_g 1,4–1,0 W/m^2K, je možné je nahradit poslední evolucí izolačních skel, skly vakuovými. Vakuové sklo je kompozit ze dvou tabulí skla mezi nimiž je velmi tenká mezera. Skla jsou k sobě „spečena“ keramickým rámečkem v komoře, ve které je vytvořeno téměř vakuum. Právě absence plynu i v tenké mezeře zajistí u takového skla U_g 0,7 W/m²K a v kombinaci s další tabulí do dvojskla lze získat U_g 0,5 W/m²K. Tím izolační sklo v tloušťce dvojskla získá izolační vlastnost trojskla při nižší konstrukční tloušťce a nižší hmotnosti.

Cirkulární ekonomika

V souladu s environmentální politikou je samozřejmé, že se při výměně fasádního pláště klade důraz na zpětné využití maximálního množství demontovaných materiálů. V segmentu hliníkových fasádních konstrukcí jsou oba hlavní materiály, tedy hliníková slitina profilů a sklo 100% zpětně využitelné pro výrobu nových profilů a stavebního skla. Všichni evropští významní výrobci hliníkových systémů a tabulového skla již s využitím recyklátu uvažují ve svých výpočtech obsahu CO₂ ve svých výrobcích. Proto je i pro vlastníky budov vhodné uvažovat s maximální recyklací materiálů pro snížení obsahu zabudovaného CO₂ v budově.

Článek byl nejprve publikován v Ročence ČKLOP 2024 a poté se svolením ČKLOP upraven k otištění v TZB-info