Sociální bydlení v energetickém standardu EnerPHit

1 Úvod

Předmětný objekt, ve vlastnictví obecního úřadu dublinské čtvrti Dún Laoghaire Rathdown (DLR Co. Co.), slouží jako domov pro seniory a nachází se v něm 34 bytových jednotek. Projekt rekonstrukce má na starosti Odbor pro architekturu a kulturu tohoto obecního úřadu. Společnost MosArt funguje jako konzultant pro problematiku EnerPHit¹. Tato rekonstrukce je jedním z několika projektů ve standardu EnerPHit, které byly zařazeny do evropského projektu EuroPHit. Na internetových stránkách projektu EuroPHit (europhit.eu) jsou uvedeny podrobnější informace o tomto i o dalších projektech. Tato budova byla vybrána, protože nedosahovala minimální přijatelnou úroveň komfortu.

Původní dvoupodlažní budova z 60. let byla tvořena jak obvodovými prefabrikovanými stěnami, tak vnitřními stěnami, podlahami a střechou z monolitického betonu. Vnější stěny jsou z prefabrikovaných betonových panelů s povrchovou úpravou z kamínkové omítky (viz Obr. 1). Budova má malé až průměrně velké okenní otvory a relativně malou světlou výšku místností, takže nebylo vůbec snadné najít vhodné řešení pro umístění a velikosti rozvodů vzduchotechniky, která je pro pasivní domy zásadní. Původní větrání bylo většinou přirozené pomocí otevíravých částí oken, ale v některých místnostech se nacházely i lokální ventilátory. Objekt je umístěn v ose východ-západ. Ze severozápadu je výrazně stíněn, z jihovýchodu je naopak poměrně otevřený. Pro vytápění a ohřev vody sloužil centrální olejový kotel umístěný na střeše objektu.

Obr. 1: Pohled na objekt od severozápadu – vlevo: před rekonstrukcí (MosArt 2013); vpravo: v průběhu rekonstrukce (MosArt 2015)

Navržená rekonstrukce zahrnuje nástavbu celého dalšího podlaží na stávající objekt a také menší rozšíření objektu z důvodu umístění vertikálních komunikací. Z důvodu zvětšení plochy každé ubytovací jednotky zůstává počet bytů stejný, tj. 34. Rekonstrukce zahrnuje zateplení stávajících obvodových stěn, instalaci oken certifikovaných pro pasivní domy a nástavbu nového podlaží tvořeného pórobetonovými stěnami s vnějším zateplením a lehkým střešním pláštěm na trapézovém plechu. Větrání je řešeno rekuperačními jednotkami (ZZT) umístěnými v každé bytové jednotce a také v každé společenské a komunikační zóně. Zdrojem tepla pro vytápění a také pro ohřev vody je malá centrální kogenerační jednotka na plyn.

2 Školení o pasivních domech

Součástí projektu EuroPHit bylo i školení jak pro projektanty, tak pro zhotovitele zapojené do projektu. Školení uskutečnil MosArt ve spolupráci s Passive House Academy v Irsku.

Projekční tým prošel kvůli tomuto projektu kurzem na certifikovaného konzultanta pro pasivní domy. Byl zajištěn i kurz o pasivních domech pro řemeslníky, který zahrnoval jak teorii, tak praktickou část. Je zajímavé, že každé části tohoto druhého kurzu se zúčastnil někdo jiný, což se ukázalo jako problém v porozumění na straně řemeslníků pracujících na stavbě: Třídenního teoretického kurzu se účastnil někdo jiný než ten, který absolvoval dvoudenní praktickou část, avšak právě účastníci praktické části byli ti, kteří měli řídit stavbu. Nedostatek teoretických informací se projevil při více než jedné příležitosti, například při výběru jednoho konkrétního okna, kdy se řešilo, jestli má mít jedno, dvě nebo tři těsnění (Obr. 2).

Obr. 2: Tabulka s porovnáním okenních profilů (MosArt 2015)

Jako součást projektu EuroPHit připravila a uskutečnila společnost MosArt třídenní kurz o zajištění a kontrole vzduchotěsnosti, který se věnoval zejména problematice projektů postupných rekonstrukcí. Kurzu se v hojném počtu zúčastnili jak členové projekčního, tak i členové realizačního týmu.

3 Projekční versus realizační fáze

Společnost MosArt působila v průběhu projekční přípravy jako konzultant pro architekty obecního úřadu čtvrti Dun Laoghaire Rathdown a radila během výběrového řízení a také v průběhu realizace. Architekti byli velmi zkušení v oblasti konvenčních konstrukcí a nemohli se dočkat, až si rozšíří své znalosti o principy pasivních domů. V průběhu projekční fáze bylo nevyhnutelné použití určitých odhadů, protože v této fázi nebylo možné odkrýt všechny prvky konstrukce jen kvůli usnadnění návrhu. I přes co nejlepší úmysly při projektování se v průběhu realizace ukázalo, že některé konstrukce jsou řešeny jinak, než se předpokládalo, což si žádalo změnu navrženého řešení.

3.1 Vnější zateplení a základy

Jeden z těchto problémů se týkal základů. U rekonstrukcí zahrnujících vnější zateplení je běžná snaha o co nejdelší úsek souvislé vrstvy izolace, aby se zmírnil tepelný most v napojení stěny na podlahu. Proto výkresy ukazovaly nejen průběžnou izolaci vnější stěny až k horní hraně základového pasu, ale také podél pasu až na jeho spodní hranu. Tím se sníží tepelná ztráta stávající podlahové desky, která zůstane nezateplená (Obr. 3 vpravo).

Obr. 3: Vlevo: Typický řez zobrazující dvě původní podlaží a nové horní podlaží se znázorněním navrženého vnějšího zateplení stávajících a nových stěn. Je uvedena hodnota U původní stěny a po navržené úpravě do standardu EnerPHit (MosArt 2015) (není v měřítku). Vpravo: Detail navrženého vnějšího zateplení původní stěny a základu včetně obalení základu tepelnou izolací až k patě základu (zdroj: DLR Co. Co.) (není v měřítku)

Avšak skutečnosti zjištěné na stavbě po odhalení základů znemožnily použití velké části tohoto návrhu. Viděno zpětně, mohli jsme na základě obvyklých postupů na stavbě tušit nerovné základové pasy podél okraje i shora. Nerovnosti povrchu by bylo možné srovnat a zamezit tak dutinám mezi betonem a izolací, ale tím by se zvýšily náklady. To následně podnítilo provedení tepelné analýzy k určení minimální výšky mezi úrovní podlahy a horní hranou základů, aby byla zajištěna odpovídající vnitřní povrchová teplota. Bylo zjištěno, že potřebná výška je 290 mm, což se šťastnou náhodou shodovalo s existujícími rozměry. Později se zjistilo, že tento rozměr je v některých úsecích dokonce i větší.

Výška 290 mm stanovená při zohlednění tepelné izolace dané tloušťky a materiálu zajistila minimální povrchovou teplotu 15°C (Obr. 4), tj. hodnotu požadovanou podle technické směrnice irských stavebních předpisů, aby se zabránilo vzniku plísní. Podle pravidel pasivní výstavby by sice byly možné nižší povrchové teploty, ale v prvé řadě musí být splněny národní přepisy.

Obr. 4: Analýza ošetřeného tepelného mostu v místě základu pomocí software Therm (není v měřítku)

3.2 Obvodové zdi a vzduchotěsnost

Další případ nesouladu návrhu s podmínkami na stavbě se týkal obvodových stěn a toho, jak budou tyto stěny využity jako součást vzduchotěsné vrstvy. Skutečnost, že stávající stěny byly z betonu a už se prokázaly jako celkem vzduchotěsné, vedla k předpokladu, že jejich vnitřní povrch by mohl fungovat jako vzduchotěsná vrstva (Obr. 5). Průběžnost vzduchotěsné vrstvy by byla zajištěna díky předpokládané homogenitě existujících betonových prvků. To by se doplnilo utěsněním páskou dole u podlahy přízemí a v horní části prvního patra. Utěsnění by bylo nutné nejen v místě spojů s obvodovými stěnami, ale také podél přilehlých vnitřních příček kvůli riziku, že by jinak mohly umožňovat proudění vzduchu. Nehledě na výše uvedený předpoklad o homogenitě, demolice nepotřebných vnitřních příček jasně prokázala, že u žádných vnitřních konstrukcí se nelze spolehnout na zajištění dostatečné vzduchotěsnosti. Časová náročnost a schopnosti potřebné pro přelepení všech podlah a stěn, vnitřních či vnějších, učinily tento postup ekonomicky nereálným.

Bylo tedy rozhodnuto přesunout se z vnitřního povrchu k vnějšímu povrchu původní konstrukce (Obr. 5). Toto řešení umožňuje obejít všechny vnitřní příčky a napojení podlah na vnější zdi. Hlavními obavami zde proto bylo dosažení vzduchotěsnosti v místě spojů prefabrikovaných betonových panelů, v ukončení v místě soklu a podél stávající atiky při přípravě napojení na vzduchotěsnou vrstvu nově přistavovaného podlaží. Z hlediska potřebných dovedností a časové náročnosti se tato alternativa ukázala jako méně riziková, časově úspornější a snadněji zvládnutelná.

Při výše uvedeném přesunu vzduchotěsné vrstvy z vnitřní strany na vnější se předpokládalo, že vzduchotěsná vrstva nového horního podlaží zůstane dle původního návrhu na vnitřní straně. Po další úvaze se začaly objevovat komplikace. Zaprvé, zahnutí vzduchotěsné membrány z exteriéru do interiéru nového podlaží by nemohlo být rovné. Zadruhé, ošetření vzduchotěsné vrstvy na straně interiéru by mohlo být náročné, s ohledem na počet kolmých nosných stěn, jejichž zdivo je provázáno s obvodovými stěnami. Metoda ošetření všech zdicích bloků maltou je sice teoreticky dobrá, ale v praxi nepoužitelná.

Obr. 5: Typický řez znázorňující trasu vzduchotěsné roviny (není v měřítku)

Proto bylo rozhodnuto vytvořit vzduchotěsnou vrstvu na vnější straně nového horního podlaží (Obr. 5). Ačkoliv není běžné omítat nové zdivo před aplikací vnější tepelné izolace, zde bylo přesně toto potřeba, aby byla vytvořena vzduchotěsná vrstva.

4 Mechanické větrání: hledání nejlepšího řešení

Hledání nejpřijatelnějšího vzduchotechnického systému zapojilo celý projekční tým. Největší obavy panovaly kolem účinnosti rekuperace, rozměrových omezení, protipožární ochrany, větších nároků na konstrukci, přístupu, nákladů a procesu údržby s ohledem na běžnou údržbu a mimořádné odstávky. Zvažovala se široká škála možností, jako třeba jedna centrální jednotka pro celou budovu, několik jednotek vždy pro určitou skupinu prostor či lokální jednotky pro jednotlivé byty. Možná největším omezením byla velmi nízká světlá výška 2,4 m, která předem vyloučila jakákoliv potrubí větších rozměrů. Zde uvádíme zvažované varianty systému mechanického větrání s rekuperací.

1. Individuální jednotka pro každý byt: Na stropě v každém bytě by byla přimontovaná malá jednotka, prostor pro umístění jednotky by byl uzamčený a přístupný pouze personálem údržby. Výhody: nejsou nutné rozměrné centrální rozvody, vyšší účinnost. Nevýhody: vyšší investiční náklady za celý vzduchotechnický systém zahrnující 34 samostatných jednotek, velký počet filtrů a také související nároky na servis a údržbu.
2. Centrální jednotka (jednotky): V tomto případě by musela být jednotka namontována na střeše v nové strojovně a páteřní rozvody by musely být vedeny středem budovy s odbočkami na každé straně chodby vždy k šesti bytům, tj. ke dvojici bytů na patře.
   Alternativou k tomuto řešení by byla skupina čtyř jednotek upevněných v pravidelných rozestupech v budově, přičemž každá by sloužila pro dva byty na patře. Výhody: nízké investiční náklady a jednoduchý proces údržby, která by se týkala jen jedné jednotky (resp. čtyř jednotek). Nevýhody: snížená účinnost, výrazná odlišnost vzhledu budovy oproti návrhu schválenému ve stavebním řízení – na části nové střechy by byly umístěny velké strojovny, muselo by se přidat schodiště pro přístup na střechu a další bezpečnostní prvky pro bezpečný pohyb pracovníků údržby vzduchotechniky po střeše, zvýšilo by se zatížení nejvyššího stropu, což by vyžadovalo upustit od plánované lehké střechy a přejít k těžké betonové konstrukci, čímž by se zvýšily náklady. Řešení by vyžadovalo spoustu požárních klapek pro požární oddělení bytů a společných prostor, což by vedlo k nepřiměřeným investičním a provozním nákladům.

Byla vybrána varianta 1, protože se ukázala jako nejlevnější při současném zachování účinnosti rekuperace na požadované vysoké úrovni.

5 Získané zkušenosti a závěr

Rekonstrukce sociálního bydlení do standardu EnerPHit v rámci projektu EuroPHit podporovaného Evropskou unií je náročná, ale v případě nástavby zcela nového podlaží v pasivním standardu se stává zvláště složitou. Spoje mezi starou budovou modernizovanou na standard EnerPHit a novým podlažím nad ní byly detailně řešeny, aby byly minimalizovány tepelné mosty a jakákoliv přerušení vzduchotěsné vrstvy. Tepelné mosty byly značně omezeny díky vnějšímu zateplení, které bylo nezbytným prvkem tohoto projektu. Hlavní obavy panovaly kolem vzduchotěsné vrstvy a toho, jak detailně musí být řešená, aby dosáhla požadované těsnosti. Máme na mysli její aplikaci, proveditelnost s ohledem na případná existující a možná nová poškození konstrukce budovy a v neposlední řadě spojitost vzduchotěsné vrstvy, zejména mezi starou a novou konstrukcí.

Tímto EnerPHit projektem jsme se naučili následující:

• Dokumentace pro výběrové řízení musí stanovit požadované hodnoty součinitele prostupu tepla okenního rámu a zasklení, počet těsnění v rámu, jednak kvůli vzduchotěsnosti a jednak kvůli povrchové teplotě rámu. V rámci výběrového řízení musí být též požadováno srozumitelné školení řemeslníků o pasivních domech, protože je zásadní chápat, proč a jak se co dělá.
• Proces zjišťování vzduchotěsnosti stávající budovy by měl zahrnovat analýzu detekce netěsností jako součást pečlivé analýzy stávající konstrukce budovy, aby ve fázi projektu mohlo být navrženo přesnější a více realistické řešení vzduchotěsnosti.
• Rozvrh předběžných zkoušek vzduchotěsnosti celé budovy. Dodavatel musí být informován o tom, že možná budou nutná dočasná těsnění a spoje kvůli správnému provedení předběžných zkoušek. To se může ukázat jako výzva, protože všechny části budovy nemusí být ve stejné fázi realizace.

¹ Pozn. překladatele: Označení EnerPHit je pojem označující rekonstrukce starých objektů, které sice nesplňují standard pasivního domu, ale jsou provedeny s využitím prvků pro pasivní domy. Pro standard EnerPHit jsou stanovena mírnější kritéria. Buď lze uplatnit požadavky na jednotlivé konstrukce (hodnoty U) nebo alternativně požadavek na měrnou potřebu tepla na vytápění. Podle stupně využití obnovitelných zdrojů energie se rozlišují klasifikační třídy EnerPHit standardu: Classic, Plus nebo Premium. (Zdroj informací: www.passiv.de)