Veletrh BAU 2007 nasměroval další vývoj ve stavebnictví
I když letos na veletrhu BAU 2007 chyběly ukázky pilotních aplikací čerstvých a převratných poznatků vědy, techniky a základního výzkumu ve stavebnictví, jako byly v minulosti nanotechnologie, fotokatalýza, technologie využití latentního tepla nebo technologie vícevrstvých fotovoltaických článků, o to důmyslnější a účinnější byly četné nové aplikace a technologické a konstrukční inovace. Některé z nich jsou popsány v následujícím článku.
Ocel – nová tvář budov
Rychle se vyvíjející požadavky na vzhled staveb otevřel cestu nebývalému použití ocelového plechu, který se používá v konstrukcích fasád buď samostatně nebo v sestavě vícevrstvých (sendvičových) panelů. Zejména u velkých průmyslových budov a jejich seskupení, jako jsou obchodní, administrativní, výrobní nebo logistické komplexy, musí architekt řešit nejen tvary, ale také barevné provedení tak, aby výsledné barevné podání celku přirozeně zapadlo do okolního prostředí.
ReflectionsOne
Elegantní postup, jak nalézt vhodné barevné řešení budovy, jež je exaktně odvozeno z místních poměrů, rozpracoval do exaktní techniky švýcarský designér barev Friedrich Ernst von Garnier. Princip je obdivuhodně jednoduchý. V lokalitě, kde má budova stát, pořídíme digitální panoramatický krajinný snímek. Na počítači potom zhoršujeme rozlišení fotografie tak, až se foto rozpadne na několik jednotek až desítek monochromatických pixelů. Jejich barvy pak použijeme pro barevný návrh fasády.
Tento postup není horkou novinkou letošního BAU. První pokusy takto extrahovat nepočetnou, ale pro konkrétní krajinu charakteristickou barevnou paletu pro barevný návrh fasády byl na BAU představen už před dvěma lety. Nyní však byla tato technika aplikačně propracována a vznikly referenční stavby, které přesvědčivě prokazují její estetické a krajinotvorné účinky. Čtenář se o nich může přesvědčit alespoň z doprovodné fotografie (obr. 2), které poskytl výrobce fasádních sendvičových systémů - společnost Thyssen-Krupp Hoesch Bausysteme.
Fasáda jako zdroj elektřiny
Byla by škoda nevyužít slunečního záření, které dopadá na fasádu, pro výrobu elektřiny. Napomáhá tomu dnes pestrá barevná paleta pohledového řešení fotovoltaických článků. Ty pro svou relativně malou tloušťku mohou být snadno a elegantně vkomponovány do fasády, aniž by vystupovaly mimo její rovinu nebo ubíraly prostor tepelné izolaci. Stále ještě nový směr v architektuře barev – ReflectionsOne – nabízí ostatně široké možnosti pro uplatnění fotovoltaiky. Lze tak přirozeně spojit estetickou funkci fasády s její novou funkcí jako generátoru elektrické energie. Průměrná roční hustota toku dopadajícího slunečního záření je v našich podmínkách necelých 170 W/m2, průměrná denní pak 340 W/m2 a hustota při jasném počasí, v astronomické poledne za letního slunovratu, až 1000 W/m2. 20 m2 fotovoltaické plochy při průměrné hustotě záření 170 W/m2 a účinnosti vygeneruje za rok přes 10,2 GW elektrické energie (necelé 3 MWh).
Příklad fasádního ocelového pláště s fotovoltaickými články v podobě barevných ploch je opět z dílny Thyssen-Krupp. V detailu na obr. 3 je řez inovovaným vícepřechodovým článkem (multiple junction cell), který je v panelech na obrázku použit. Článek zpracovává širší spektrum vlnových délek (krátkovlnnou, středovlnnou a dlouhovlnnou složku) a má vyšší účinnost.
Sluneční záření je elektromagnetické záření, které vyzařuje těleso ohřáté na teplotu asi 5500 °C, což je teplota na povrchu Slunce. Jde vlastně o „obyčejné” sálání tepla, ovšem sálající těleso je velmi horké. Teoretická účinnost jeho přeměny v jinou než tepelnou energii je v pozemských podmínkách (při průměrné pozemské teplotě necelých 300 K) podle Carnotovy věty (5500-300)/5500 = 0,95, tedy 95 %. Podle tohoto kriteria jde vlastně o velmi ušlechtilý zdroj energie. Je to zdroj obnovitelný, velmi mocný a šetrný k životnímu prostředí. K teoretické účinnosti přeměny slunečního sálání v jiný druh energie se lidé zatím jen blíží.
Účinnost současného, komerčně dostupného solární článku (z multikrystalického monolitického křemíku) je cca 14-16 %, monokrystalické křemíkového článku do 24 % a vícevrstvého článku až 36 %, což už je spíše laboratorní hodnota. Vícevrstvé články využívají násobných p-n přechodů, kdy ve směru od povrchu klesá šířka zakázaného pásu vrstev. V laboratoři bylo touto technologií docíleno účinnosti až 40,7 % (zdroj Wikipedia). Vyšší účinnost článků ale vždy neznamená vyšší ekonomičnost. Např. docílení 30 % účinnosti vícepřechodového článku založeného na exotických materiálech, jako arsenid galia nebo selenid india, může stát stokrát více než řešení na bázi amorfního křemíku o stejné ploše s účinností 8 %, ale drahá varianta dává ve srovnání necelý čtyřnásobek elektrického výkonu.
Zajímavosti a novinky na BAU 2007
Zdicí materiály
Tento obor měl na BAU 2007 českého zástupce, společnost Lias, a.s. Vintířov, která měla také z českých firem největší expozici. V její nabídce zde byl široký obor možností, kde lze uplatnit lehké keramické kamenivo Liapor, což je velmi lehký granulát vyráběný expandováním přírodního jílu. Vedle Liaporu nabízí společnost také jeho aplikace Liafloor, Liadrain a Ekogrit. Ve výrobně v Ilmenau v SRN Lias, a.s. vyrábí materiál Liaver (expandovaný granulát z odpadního skla), který je základem výroby zvukově izolačních desek Reapor. Významným exponátem společnosti byly tepelně izolační zdicí bloky z liaporbetonu.
Naše tradiční cihelné termoizolační bloky a pórobetonové tvárnice by český návštěvník na BAU 2007 hledal skoro marně, přestože by určitě nepřehlédl rozsáhlé expozice v Česku známých společností jako je Wienerberger nebo Xella. Obě zde prezentovaly kompletní systémy výstavby. V případě Wienerbergeru nechyběl ani cihelný komínový systém KAMTEC a pálená střešní krytina KORAMIC. Xella nabídla silikátovou tepelnou izolaci MULTIPOR, vápenopískové cihly SILKA, desky z lehčeného betonu se skelnými vlákny AESTUVER a systém suché výstavby FERMACELL.
Klasické zdění zdolává hranici λ = 0,08 W·m-1·K-1
Co se týče jednovrstvého zdění, pak všichni významní výrobci, kteří zde zastupovali technologii jednovrstvého zdění, útočili na hranici součinitele tepelné vodivosti λ = 0,08 W·m-1·K-1. Cihláři šli cestou omezení sálavých mechanismů šíření tepla uvnitř cihelných bloku tím, vyplnili dutiny izolačními vlákny. Výrobci pórobetonu se naopak podařilo zvýšením porozity snížit vodivostní mechanismy šíření tepla.
Wienerberger představil výrobek, citujeme „POROTON-T8 s inovačním tepelně izolačním jádrem z Perlitu, který dosahuje špičkového součinitele tepelné vodivosti 0,08 W/(mK). Vedle toho má další příznivé stavebně fyzikální vlastnosti."
Xella u svého nového produktu oznámila, „že tepelně izolační vlastnosti pórobetonu YTONG byly ještě vylepšeny. S hodnotou lambda 0,08 W/(mK) nabízí tento materiál tepelně izolační hodnotu, kterou nepřekoná žádný jiný »těžký zdicí materiál«. Přirozenou jednovrstvou technikou zdění bez dalších výdajů za zateplení tak lze stavět domy šetřící energii podle standardu EnEv1 a čerpat z podpůrných fondů. K tomu tyto domy z Ytongu nabízejí po celý rok zdravé a vyvážené pobytové klima."
Třetím výrobcem, který představil cihlu s hodnotou součinitele tepelné vodivosti 0,08 W/(mK), byl Unipor. Svůj výrobek Unipor Colso vyvinul, citujeme, „pro výstavbu nízkoenergetických a pasívních domů. S technologií Corlso přichází cihla nového tisíciletí. Dutiny v cihle jsou vyplněny granulátem z minerální vlny. Unipor díky cihle Corlso rozvinul technologii tak, že nyní může vyplnit minerálním granulátem všechny dosud užívané dutinové profily."
Obr. 7: Nákres děrování cihelného bloku Unipor Corlso W08, u kterého jsou dutiny vyplněny minerálním granulátem, λ = 0,08 W/(mK)
Pohled na minerální granulát v cihelném bloku Unipor Corlso
Střešní materiály
Pravděpodobně největší výstavní plochu obsáhla v tomto oboru expozice firmy Braas, velmi nápadné a nápadité byly i expozice jiných firem, např. Erlus, Eternit, Wienerberger a další. Rozsah vystavovaných produktů byl velmi široký – střešní krytiny všech typů, zejména ale pálené a betonové tašky, vláknocementové, plechové, asfaltové, břidlicové, dřevěné a další střešní krytiny. Dále materiály a systémy pro odvod vody, fóliové materiály a různé doplňkové materiály a prvky, jako je oplechování a lemování střešních prostupů apod. Převažujícím trendem byly podle našeho odhadu krytiny a zejména tašky s hladkým povrchem s vyšší schopností samočistitelnosti. Zaznamenali jsme také posun k větší barevné pestrosti střech, lze-li tak soudit z barevnosti krytin. V oblasti pálených krytin byly hojně prezentovány engobované a glazované tašky.
První samočistitelná taška s lotosovým efektem
O největší rozruch se mezi střechaři na BAU 2007 postarala firma Erlus, která představila pálenou tašku s hydrofobní povrchovou úpravou – lotosovým efektem, který zajišťuje samočistící účinek. Součástí prezentace této tašky byl nápadný estrádní program. Pro četné zájemce o tento produkt bylo možná zklamáním, že chyběla praktická ukázka samočisticího efektu (blíže o něm např. v [1]), na což byl zvyklý i český návštěvník z nedávné prezentace hydrofilní povrchové úpravy na tašce Bramac Protektor, viz [2].
Tepelné izolace a řízení teploty
Již ze samotného tématického zaměření veletrhu BAU 2007 na úspory energie se dalo čekat, že inovace v tepelných izolacích a rozvoj systémů inteligentního řízení teploty v budovách (Intelligent temperature management) bude středem pozornosti vystavovatelů i návštěvníků. Z firem, které dobře zná český návštěvník z výstavních akcí u nás, zaznamenala velkou pozornost návštěvníků firma Baumit, a to zejména systémem dodatečné tepelné izolace s vysokou difúzní paropropustností Baumit Open, o kterém jsme psali např. v [3].
S velmi zajímavými a pro stavebnictví i velmi zásadními inovacemi v této oblasti přišly společnosti BASF a Dörken.
Řízení teploty
Řízení teploty je nikým neoponovaný pojem, který v anglosaské literatuře zní Temperature (někdy také Heat) Management. Do stadia zcela reálných a ekonomicky odůvodněných realizací, které tento pojem zahrnuje, se dostaly aplikace materiálů, které využívají přechodu mezi pevnou a kapalnou fází některých látek k akumulaci (uskladnění) nebo čerpání velkého množství tepla za účelem udržení stabilní vnitřní teploty.
K tomu slouží mikrokapsle Micronal PCM (Phase Change Material – materiál s fázovou změnou) od firmy BASF o rozměrech 2 až 20 mikrometrů, kterými lze modifikovat stavební materiály. To při vhodném návrhu umožní dosažení ideálních teplotních podmínek na základě aktivní stabilizace teploty kolem bodu tání PCM. Speciálně je Micronal PCM vhodný do sádrových desek (sádrokarton, sádrovláknité desky), ale lze jím upravit i beton, pórobeton, omítky a další materiály. Záleží na nápaditosti.
Realizace PCM Delta Cool 28
Do etapy reálného ověření ve skutečné a velice prestižní stavbě se dostal další typ materiálu s fázovým přechodem, tentokrát od firmy Dörken, s názvem PCM Delta Cool 28. O velmi příbuzném materiálu PCM Delta Cool 24 jsme podrobně psali v [4]. Tento materiál byl použit pro systém transparentní tepelné izolace s vysokým akumulačním účinkem, který vyvinul švýcarský architekt Dietrich Schwarz.
Jde o velmi individuální řešení. Základem systému, který byl na BAU 2007 představen pod názvem GLAASX, je víceplášťový skleněný panel připomínající okno (a také fungující jako okno). Součástí zasklení panelu je 2 až 4,5 cm silná vrstva hmoty PCM Delta Cool 28, uzavřená do poměrně velkých komor průhledné desky, která připomíná robustní zvětšeninu komůrkové polykarbonátové desky. Panely jsou montovány jako přesazený fasádní plášť a při pohledu z interiéru slouží jako také neotevíravá okna (vedle obvyklých oken). Jejich průhlednost je zaručena v obou případech, kdy je PCM Delta Cool 2 buď roztaven nebo ztuhlý. V případě, že tvoří dvoufázovou směs (okolo teploty 28 °C), je panel průhledný až průsvitný.
Toto řešení bylo použito na novostavbě domova důchodců ve Švýcarsku, která je vyobrazena na doprovodné fotografii. Architekt Dietrich Schwarz dostal od investora zadání, aby stavba byla energeticky úsporná – něco mezi nízkoenergetickým a pasívním domem. Dietrich Schwarz nabídl jednak klasické řešení (klasická těžká silná stěna s tepelnou izolací 20 cm), jednak druhou možnost řešení s panely PCM.
Po propočítání zjistil, že použitím 148 m2 panelů PCM (půdorys budovy je 180 m2) ušetří 10 cm tepelné izolace v ostatních částech budovy a celkové náklady budou stejné. Na základě toho se investor rozhodl pro 2. řešení.
Již z prvních měření energetické spotřeby budovy se zjistilo, že budova má ještě lepší vlastnosti, než se čekalo, a že splňuje požadavek na pasivní dům.
pokračování v příštím čísle
