AFI Karlín – zelená fasáda, oblé tvary a BREEAM Excellent

V dubnu 2018 byla v pražském Karlíně slavnostně otevřena nová administrativní budova AFI Karlín. Na první pohled zaujme členitým půdorysem – odtud ostatně její přezdívka Butterfly, tedy Motýl – a organickými tvary. Vyniká ovšem také svými technickými parametry – získala certifikát BREEAM Excellent a podle metodiky PENB se řadí do kategorie velmi úsporných budov. Budovu navrhl architekt David Chisholm z renomovaného mezinárodního ateliéru CMC architects.

Architektonické řešení
V kontextu Karlína, kde se mísí rezidenční bloky s původními továrnami, spatřujeme výjimečnost pozemku a budovy AFI Karlín ve třech podstatných momentech. Budova zde tvoří zakončení axiální ulice procházející celou čtvrtí podél úpatí Vítkova, nachází se na rozhraní zástavby ortogonálních bloků a bloků s diagonální geometrií s dominantou školy na Lyčkově náměstí, se kterou sympatizuje a jako jedna z mála nových administrativních budov se těší těsné blízkosti a majestátnosti zeleně vrchu Vítkova.

Překvapivý a od sousední zástavby odlišný tvar budovy je založen na čtyřech elipsách spojených do dvou křídel se středovým atriem. Tvar byl navržen jako koncepční spojení dvou protichůdných fenoménů, reaguje na historii strojírenských továren Karlína – reminiscence pístů – a zároveň asimiluje organický charakter Vítkova. Výsledkem je překvapující nová identita budovy s bohatě vypracovanými detaily fasád, otevřenými zahradami a přátelskou tváří ke svému okolí.

Budova AFI Karlín byla navržena jako inteligentní budova s jasným ekologickým cílem získat nejen vysoké hodnocení energetické náročnosti, ale též poskytnout vizuální a fyzický komfort svým uživatelům a návštěvníkům. Záměrem bylo vytvořit místo s příjemným pracovním prostředím a s lidským měřítkem. Výsledná budova má téměř barokní charakter, kde se snoubí pohybová energie s klidným sebevědomím a důvěrou, jako by tu budova stála odjakživa.

Dynamiku budovy podporují její zelené fasády – proměňují ji v živý organismus, který roste, mění se a pohybuje v čase. Zároveň fasády budovu izolují a produkují do nejbližšího okolí kyslík. Vertikální zelené zahrady také vylepšují akustické podmínky v nejbližším okolí. Technicky je fasáda tvořena několikavrstvým závěsným stěnovým systémem složeným z vysoce kvalitního trojitého zasklení s pokovenou vrstvou vnějších automaticky ovládaných textilních žaluzií, kompozitních tepelněizolačních panelů (Kingspan) a vertikální zahradou s automatickým zavlažováním, v níž je osazeno více než 40 000 živých rostlin. Možnost přirozeného větrání zajišťují vertikální otevíratelné klapky.

Centrální atrium bylo navrženo jako prostor, kterým budova „dýchá“, kde mohou lidé vyjít ven, a přitom být stále uvnitř. Je to multifunkční prostor s duální psychologií – obvykle je to místo k rozjímání, kde člověka obklopují křivky, objímá zeleň a uklidňuje zvuk tekoucí vody, ale může to být i prostor pro různé akce, aktivní, živý a kulturní. 

Založení a spodní stavba
Založení objektu je plošně-hlubinné na základové desce a pilotách, což bylo dáno geologickými a hydrogeologickými podmínkami. Základová deska je s pilotami pevně provázána výztuží s ohledem na řešení bludných proudů. Pod základovou deskou je pokladní vrstva betonu a vrstva separační PE fólie. Základová deska není na dolním líci chráněna povlakovou izolací, naopak horní líc je chráněn epoxidovou nebo polyuretanovou pružnou stěrkou, schopnou překlenout navrženou šířku trhliny. Základová deska je pod celým objektem tl. 500 mm. Na základovou desku působí účinky vlastního volného smrštění konstrukce, účinky vzdutí hladiny podzemní vody až na úroveň 186,500 m n. m. (±0,0 objektu s přelivnou hranou ve vjezdové rampě) a též kontaktní napětí v základové spáře od zatížení horní stavbou při předpokládaném poklesu pilot. Piloty o průměru 900 mm a délky až 13 m procházejí vrstvami písčitých, hlinitých, hrubozrnných a balvanitých štěrků a jsou vetknuty do skalního podloží, tvořeného břidlicemi. Piloty přenášejí do podzákladí zatížení ze sloupů a stěn nosné konstrukce budovy. 

Nosná konstrukce
Základním konstrukčním systémem objektu je železobetonový skelet tvořený nosnými sloupy doplněný ztužujícími jádry a železobetonovými stropními deskami. Železobetonová konstrukce suterénu s obvodovými stěnami rozepřenými stropními deskami vytváří v principu krabici, která spolehlivě přenáší vodorovné účinky zemního tlaku. Nosné konstrukce jsou provedeny z monolitického železobetonu, pouze schodišťová ramena jsou prefabrikovaná.

Sloupy skeletu jsou kruhového průřezu o průměru 500 mm, respektive 300 mm v 6. NP, a byly provedeny za pomoci papírového bednění (Monotube), které umožnilo dosáhnout vysoké kvality výsledného povrchu. Sloupy jsou umístěny po obvodu jednotlivých elips ve vzdálenosti maximálně do 8,1 m. Vnitřní stěny ztužujících jader jsou provedeny v tl. 250 mm. Stropy jsou pnuty v obou směrech při tl. 250 mm spojité stropní desky. Stropní desky nad 5. NP jsou nad některými vnitřními sloupy zesíleny z důvodu vyššího zatížení skladbou střešního pláště na terasách hlavicemi na celkovou tl. 400 mm. Stropní desky nad 5. NP jsou po obvodě zesíleny monolitickými atikami šířky 250 mm a výšky 945 mm
(vč. stropní desky), které jsou opatřeny pojistnými střešními přepady. Nad střešní rovinou 6. NP jsou stropní desky po obvodě zesíleny monolitickými atikami šířky 250 mm výšky 1030 mm, které jsou opatřeny pojistnými střešními přepady. Střešní deska nad 6. NP je dimenzována s rezervou pro dodatečné instalace zařízení nájemců (např. satelity, vysílače, kondenzační jednotky atd.). Dále se na stropní desce nad 5. NP předpokládá umístění závěsných prvků pro čistění fasády a jisticích systémů proti pádu údržby ze střechy.

Fasáda
Fasáda budovy je jednoplášťová. Jde o lehký obvodový plášť s plnými a prosklenými výplněmi, s vnějším stíněním a implementací vertikální zeleně. Jako konstrukční základ byl zvolen rastrový hliníkový systém (Schüco FW 50+ SI), který umožnil bezpečně osadit různé výplně, a to až do tloušťky izolačního trojskla, a zároveň realizaci proměnného zakřivení pláště. Kotvení svislých nosných profilů je provedeno do horního líce železobetonové desky, a to v každém podlaží. Jednotlivé patrové římsy jsou kotveny do svislých nosných profilů a nesou v sobě kazetu s textilní roletou, která zajišťuje významné snížení tepelných zisků a vlivu sluneční iradiace a umožňuje řízení prostupu světla do interiéru.

Dalším důležitým prvkem ve snižování solárních zisků s nezanedbatelným vlivem na vnější vzhled budovy je použitá kompozice a technologie zasklení. Ta v sobě kombinuje nízkoemisivní vrstvy pokovení s dokonale čirou sklovinou oddělovanou vrstvami inertního plynu a požadavky na bezpečnost zasklení, tedy vrstvení skel a jejich tepelné zpracování. Bylo zde použito několika kompozic zasklení (AGC), v jednoduchosti jde o izolační dvojskla v 1. a v 6. NP (solární faktor = 33 %, U_g = 1 W/m2·K), dále pak o izolační trojskla ve 2. až 5. NP (solární faktor = 48 %, U_g = 0,5 W/m2·K).
Zvolená vyšší technologie zasklení umožnila realizovat budovu bez vizuálně nadbytečných zrcadlových efektů při dodržení jejích tepelnětechnických parametrů.

Současné prosklené budovy si nelze představit bez systému pro čištění fasády. V tomto případě slouží také pro pravidelnou údržbu vertikálních ozeleněných ploch. Budova AFI Karlín je opatřena poměrně subtilním dvoukolejným závěsným systémem, který umožňuje využití jak operativních horolezeckých technik, tak i zavěšení komfortní dvoumístné pracovní gondoly. Drobnou zajímavostí je využití jedné z kolejnic jako obvodového jímacího vodiče pro systém pasivního bleskosvodu.

Zastřešení
Budova AFI Karlín je zastřešena plochou jednoplášťovou střechou s klasickým pořadím vrstev. Parozábrana je tvořena asfaltovými modifikovanými pásy. Jako hydroizolace je použit fóliový systém (Fatrafol) s ochranou proti prorůstání kořínků. Celý střešní plášť, kromě mechanicky kotvené části za atikou, je zatížen vrstvou z praného kačírku střední frakce a světlé barvy. Kolem atiky je proveden stabilizační pás z betonové dlažby. Spádová vrstva je na střechách objektu řešena spádovými klíny z EPS.

Střešní plášť je odvodněn gravitačně do střešních vpustí a zaatikových žlabů, které jsou napojené na vnitřní dešťové svody. V atikách jsou realizovány havarijní přepady, které umožní případné přetečení vody přes atiku tak, aby nedošlo k přetížení střešní konstrukce.

Na střešních terasách, které mají sloužit pro oddech a relaxaci uživatelů nebo pro pořádání firemních akcí, je použita palubová podlaha na roštu a podložkách. V návaznosti na terasy byla provedena extenzivní zelená střecha z různých druhů rozchodníků. Obdobná střecha je i na střeše vjezdu do podzemních garáží. K rozhodnutí využít u budovy zelené střechy a fasády vedly tři důvody – snaha o formálně nový, přírodní vzhled budovy, za druhé snaha o minimalizaci tepelného ostrova vytvořeného budovou a za třetí snaha o zmírnění imisních a akustických dopadů okolního prostředí na budovu.

Technicky zajímavé detaily, řešení
Z hlediska realizace je jistě zajímavé, že ačkoli se jedná o poměrně jednoduchou konstrukci monolitického skeletu a o jeden dilatační celek větších půdorysných rozměrů, tvarově je definován konvexkonkávní křivkou a elipsovými ztužujícími jádry, což kladlo vyšší nároky na reálné vytyčení a přípravu bednění než je běžné. Lapidárně to shrnul stavbyvedoucí konstatováním, že „bez geodeta si na téhle stavbě ani nezaložíte příčku.“

Za zcela jedinečné lze považovat ozelenění fasády, ať již z pohledu rozsahu – je zde 1500 m2 vertikálních zelených ploch s vice než 40 tisíci rostlinami –, nebo z pohledu konstrukce zavěšení, případně technologie zavlažování. V principu se jedná o LWS (living wall system), tedy systém kontejnerového ozeleněni fasády s nezávislým automatickým zavlažováním. Řešení bylo vyvinuto na základě systému firmy Němec, s. r. o., ve spolupráci s dodavatelem fasády (Nevšímal, a. s.) a generálním projektantem (CMC architects, a. s.). Na plné, neprůhledné panely lehkého obvodového pláště byl zavěšen propojený kaskádový systém žlabů, ve kterém je udržována ustálená hladina vody, do něj jsou pak fixovány jednotlivé kontejnery s rostlinami. Automatická závlaha funguje na principu sledování ustálené hladiny vody a jejím dopouštění v nejvyšším podlaží, přičemž voda kaskádou protéká do nejníže položeného žlabu na fasádě. Případný přebytek vody, např. způsobený vlivem intenzivního deště, je pak sváděn okapními svody do akumulační nádrže. Z akumulační nádrže je dešťová voda čerpána k dalšímu použití na závlahy zelených ploch v bezprostředním okolí stavby.

Technologie vnitřního prostředí
Budova je navržena s ohledem na snížení tepelných zisků a zajištění příjemného, zdravotně nezávadného vnitřního prostředí. To vedlo k návrhu a realizaci řady opatření. Jedním z nich bylo snížení tepelných zisků z exteriéru díky stínění prosklených ploch pomocí venkovních textilních rolet. Dalším opatřením byla instalace několika oddělených chladicích systémů, které zajišťují distribuci chladu s ohledem na odlišné funkce a provozní potřeby jednotlivých částí objektu, např. hlavní chlazení pro klimatizaci budovy, systém chlazení serveroven nájemců, technologické chlazení pro zázemí objektu apod. Zdrojem chladu pro hlavní klimatizaci budovy je dvojice vodou chlazených kompresorových jednotek, které jsou umístěny v suterénu. Odpadní teplo z kondenzátorů chladicích jednotek je pak odváděno přes suché chladiče umístěné na střeše objektu. Jako distribuční prvky chladu jsou upřednostněny chladicí trámy (IJ) před fancoily (FCU), čímž je zajištěna rovnoměrná distribuce chladu do prostoru obsazeného lidmi bez nepříjemného proudění vzduchu.

Vytápění budovy je zajišťováno centrálním zdrojem tepla, v tomto případě se jedná o tlakově nezávislou předávací stanici voda/voda napojenou na horkovod v majetku Pražské teplárenské, a. s. Celý systém rozvodů vytápění vč. otopných těles, VZT jednotek apod. je řízen a monitorován centrálně. Teplota výstupní otopné vody ze zdroje pro vytápění je řízena v závislosti na venkovní teplotě – je využívána tzv. ekvitermní regulace. Vysoce sofistikovaný systém armatur, oběhových čerpadel a čidel pak zajišťuje rovnoměrný rozvod tepla do všech částí objektu. V neposlední řadě je třeba zmínit důraz na výběr koncových distribučních prvků tepla. Byly zde upřednostněny nízké lavicové konvektory, které splňují nároky na tvarově kompaktní řešení, nerušící vnější vzhled budovy a zároveň umožňující snadnou údržbu.

Pro budovu byl navržen systém strojního větrání doplněný o větrací klapky ve fasádě, které umožňují nouzové přirozené provětrání. Navrhovaná koncepce klimatizačních a větracích zařízení vychází z provozních účelů jednotlivých místností, z normativních kritérií a samozřejmě z požadavků uživatele. Realizovaná vzduchotechnická zařízení zaručují větrání veškerých vnitřních prostor. Pro kancelářské prostory a obchodní plochy vytváří vzduchotechnika v součinnosti s topením a chlazením ucelený systém klimatizace, tedy zajišťuje vytvoření optimálních podmínek a pohody vnitřního prostředí. Vzduchotechnika zde obstarává přívod upraveného čerstvého vzduchu pro osoby, u kanceláří pak také potřebný primární vzduch pro systém chladicích trámů (IS). Pro restaurační provoz v přízemí byly navrženy dva oddělené systémy vzduchotechniky, které zajišťují větrání a eliminaci tepelných zisků pro vytvoření optimálních podmínek vnitřního prostředí, jak v zákaznické, tak i technologické části provozu, a to bez vzájemného ovlivňování.

Jednotlivá strojní zařízení jsou umístěna na střeše objektu za akustickými clonami, které jednak zaručují minimální únik hluku do okolí stavby a jednak tvoří významný prvek fasády zajišťující její kompaktní výraz. Nutnost umístit všechny vzduchotechnické jednotky na střeše nebo v nadzemních patrech je důsledkem polohy objektu v záplavové zóně Vltavy. Protože byl prostor na střeše značně omezen ustoupením a tvarovým řešením nástavby, bylo nutné část strojního vybavení integrovat do střešní nástavby. Vznikly tak vnitřní strojovny v 6. NP pro větrací zařízení obchodních jednotek.

Požární zabezpečení
V obecné, koncepční úrovni jde o standardní požárněbezpečnostní řešení administrativního objektu. Ve výčtu lze uvést, že samostatný požární úsek v objektu vždy tvoří jednotlivé prostory kanceláří včetně hygienického zázemí, schodišťové věže (ty jsou definovány jako chráněné únikové cesty typu B) obchodní jednotky a hromadné garáže.

Za novinku, která je v posledních letech vyžadována a taktéž zajišťuje vyšší hodnotu objektu z hlediska ochrany životního prostředí, je v jistém ohledu možné označit umístění parkovacích míst pro vozidla na plynná paliva (LPG a CNG) v podzemních garážích, což vyžaduje specifická havarijní řešení s ohledem na požární zabezpečení. V budově AFI Karlín je tak uvažováno s „částečným požárním členěním na jednotlivá oddělení“, přičemž jeden z takto vzniklých požárních úseků slouží pro parkování 31 těchto vozidel. Tento speciální požární úsek je vybaven VZT zařízeními, které zajišťují jednak havarijní odvětrání, spouštějící se při dosažení 20% dolní meze výbušnosti koncentrace plynů, a za druhé havarijního větrání, jež se spouští při dosažení 50% dolní meze výbušnosti koncentrace plynů. Čidla pro zjištění koncentrace jsou umístěna vždy v nejvyšší i v nejnižší úrovni požárního úseku. Havarijní větrání musí být funkční po dobu šedesáti minut a musí zajistit 6násobnou výměnu vzduchu za hodinu. Další podmínkou je zajištění provozu těchto větracích systémů v případě výpadku elektrické energie, a musí proto být vybaveny vlastním náhradním bateriovým zdrojem.

Hospodaření s energií (využití obnovitelných zdrojů), rekuperace
Pro optimalizaci hospodaření s energií, stejně jako provozních nákladů, je využito výměníků zpětného získávání tepla z odpadního vzduchu. Zdrojem tepla a chladu je tepelné čerpadlo. U klimatizačních zařízení jsou použity deskové rekuperátory. Jedná se o hygienicky nezávadný prvek, u kterého proudí čerstvý i odpadní vzduch v kanálcích vytvořených mezi teplosměnnými lamelami, aniž by došlo k jakémukoli styku obou proudů vzduchu. Pomocí teplosměnných ploch dochází k předání tepla v zimním období nebo chladu v období letním ze vzduchu odváděného do vzduchu přívodního. Rekuperátor je navíc vybaven bypassem s automaticky ovládanou obtokovou klapkou. Režim průtoku vzduchu výměníkem nebo obtokem je řízen čidly, která snímají teploty odpadního i čerstvého vzduchu. Regulační systém pak provede vyhodnocení těchto teplot a podle toho nastaví obtokovou klapku do optimální polohy. Účinnost navrženého rekuperátoru dosahuje hodnot okolo 70 %.

Využití dešťové vody
Pro budovu AFI Karlín by navržen a realizován systém jímání a zpětného použití dešťové vody na zavlažování trávníků a záhonů. Veškeré dešťové svody jsou vedeny do akumulační nádrže o objemu 120 m³, ze které je dešťová voda čerpána systémem automatické závlahy (ITEC) a po předčištění distribuována do jednotlivých větví zavlažujících zelené plochy v okolí objektu. Objem akumulační nádrže byl dimenzován na 14denní sucho a přepad z nádrže je veden skrz vsakovací těleso o objemu 43 m³ do kanalizačního řadu.

Průběh a výsledky certifikace
Již při zadání a následném zahájení projekční přípravy se investor rozhodl vydat na cestu k zisku environmentální certifikace. Po počátečním zvažování bylo nakonec rozhodnuto o využití certifikačního systému BREEAM s ambicí na dosažení úrovně Very good. K tomuto cíli pak byly směřovány jednotlivé kroky v rámci „design stage“. V rámci realizace a následné „post construction stage“ získal objekt dokonce lepší výsledné hodnocení – Excellent.

Praktické zkušenosti z výstavby 
Z pohledu majitele objektu je vždy zásadním limitem obsazenost osobami. Nájemci mají tendenci vytěžována prostor na maximum, a majitel objektu proto potřebuje opatření, která mu zajistí kontrolu nad reálnou obsazeností objektu. V případě budovy AFI Karlín je limitní požární obsazenost ohraničena 599 osobami na jednu chráněnou únikovou cestu typu B a monitoring je zde zajišťován pomocí elektronického kartového přístupu (EKV).

Z obecného pohledu je jistě ověřenou zkušeností, že to, jak nakonec realizovaná budova vypadá a jak kvalitně je postavená, není jen na rozhodnutích zkušeného investora, kvalitě realizační firmy a projektu. Podstatné jsou také ochota pustit se do experimentu, hledání a najití nové cesty a především, jako za starých časů, měnící se přírodní podmínky.

Nároky na odladění regulace všech systémů a praktické zkušenosti s tím
Jako každá jiná soudobá budova je také AFI Karlín zpočátku mnohem více modelem, prototypem, soustavou certifikovaných subsystémů, dílců a prvků než dokonale vyladěným strojem. Navíc v současné době probíhá postupné obsazování budovy nájemci, tedy je zde realizována celá řada klientských úprav, včetně změn, které doplňují nebo upravují parametry jednotlivých systémů objektu, a které jsou realizovány různými dodavatelskými týmy. Vlivem těchto změn je nezbytné zajišťovat důslednou koordinaci na úrovni správy objektu a vždy vycházet z výpočtů, stupňů nastavení, hodnot daných a očekávaných výchozími projekty a až následně postoupit k regulaci dílčích částí. Dalším důležitým poznatkem je, že nejen provozovatel budovy, ale i vlastní uživatelé, se musí naučit budovu ovládat, obydlet. Je téměř jisté, že vyladění nejvhodnějších provozních parametrů budovy si vyžádá delší časové období, zahrnující nejen testování různých provozních stavů, ale i průběžná školení uživatelů.

DANIEL SEDLÁK
foto a obr. Tomáš Malý (13–15), archiv ateliéru CMC architects (1–4, 8–12, 16), firem Nevšímal, a. s. (5, 6),  a Němec, s. r. o. (7) 

Ing. arch. Daniel Sedlák (*1971)
absolvoval v roce 1998 FA ČVUT. Pracuje v architektonické kanceláři CMC architects od roku 2007 na pozici project architect. U projektu AFI Karlín se účastnil projektové přípravy od stupně dokumentace pro provedení stavby a v průběhu realizace zajišťoval výkon autorského dozoru.