Návrh pasivní střešní nástavby na panelový dům G 57

V ČR se nachází velké množství panelových domů, jejichž střešní prostor není plnohodnotně využíván, přitom tento prostor nabízí možnost vybudovat nové byty v již zastavěných lokalitách s funkční dopravní infrastrukturou a občanskou vybaveností. Velice rozšířené jsou u nás panelové domy stavební soustavy G 57, které stále z velké části neprošly celkovou rekonstrukcí. V první části tohoto příspěvku proto vytvářím na konkrétním objektu koncepci pasivní střešní nástavby, ve druhé části je pak vytvořeno několik variant energeticky úsporných opatření stávajícího panelového domu a jejich vzájemné energetické a ekonomické vyhodnocení.

Pasivní střešní nástavba je zde řešena jako dvoupatrová s nosnou dřevěnou rámovou konstrukcí s mansardovou střechou a s opláštěním lehkými difuzně otevřenými konstrukcemi. Nosná konstrukce byla navržena s ohledem na co nejrovnoměrnější rozdělení zatížení do příčných nosných stěn stávajícího panelového domu, na kterých je střešní nástavba uložena. Součástí návrhu jsou dvě varianty dispozičního řešení, kde v první variantě je navrženo celkem 9 mezonetových bytů a ve druhé variantě pak 18 maloplošných bytů. Stávající pětipodlažní objekt nemá výtah, a proto je součástí návrhu nástavby i nový výtah, který bude sloužit jak novým obyvatelům střešní nástavby, tak i stávajícím obyvatelům panelového domu.

Celkové porovnání všech variant

Nástavba je řešena jako energeticky nezávislá na stávajícím objektu. Systém vytápění a větrání nástavby je navržen pomocí malých bytových vzduchotechnických rekuperačních jednotek a plynových kondenzačních kotlů umístěných v každém z bytů, plynové kotle slouží zároveň pro přípravu teplé vody. Nebylo zde tedy použito tepelných čerpadel, jejichž exteriérová část by narušovala vzhled objektu, ani solární termické kolektory pro ohřev teplé vody, jelikož konkrétní zvolený objekt je pro tyto potřeby naprosto nevhodně orientován.

Vzhledem k dobrému zateplení a efektivnímu způsobu větrání a vytápění střešní nástavby bylo dosaženo pasivního standardu s následujícími hodnotami:
– průměrný součinitel prostupu tepla obálky U_em = 0,21 W/m².K,
– měrná potřeba tepla na vytápění 11 kWh/ m².rok,
– měrná dodaná energie E_P,A = 46 kWh/ m².rok
– měrná neobnovitelná primární energie E_pN,A = 60 kWh/ m².rok.

Posouzením letní tepelné stability bylo zjištěno, že pro takto navrženou střešní nástavbu postačí jako stínicí prvek žaluzie integrovaná v izolačním skle, a není tak potřeba strojního chlazení.

Vzhledem k faktu, že střešní nástavba nepotřebuje vybudování základových konstrukcí, dále že byly navrženy převážně materiály na přírodní bázi (dřevo, minerální vlna, dřevovláknité desky…) a že se jedná o energeticky pasivní objekt, je takováto stavba z environmentálního hlediska velice efektivní. To dokazuje provedené hodnocení celého životního cyklu stavby s využitím nástroje SBToolCZ, kde bylo ve třech hlavních hodnoticích kategoriích (potenciál globálního oteplování, potenciál okyselování prostředí a potenciál eutrofizace prostředí) dosaženo průměrné hodnoty 9,2 bodů z 10 možných.

V současné době probíhá ve velké míře komplexní zateplování panelových objektů, včetně výměny oken za nová – těsná, čímž pak dochází k nedostatečnému větrání interiéru a tím ke vzniku nezdravého prostředí či dokonce ke vzniku plísní. Zde jsou proto navrženy varianty komplexního zateplení stávajícího objektu v různých úrovních a ke každé z variant je přiřazen způsob větrání odpovídající tepelnětechnickým kvalitám výsledných obvodových konstrukcí. 
– Varianta 0 představuje panelový dům ve stávajícím nezatepleném stavu.
– Varianta 1 uvažuje zateplení objektu a výměnu oken dle minimálních požadovaných hodnot součinitelů prostupu tepla spolu se zajištěním funkčního přirozeného větrání.
– Varianta 2 uvažuje zateplení objektu a výměnu oken dle doporučených hodnot součinitelů prostupu tepla, spolu se zřízením mechanického větrání.
– Varianta 3 uvažuje zateplení objektu a výměnu oken dle doporučených hodnot součinitelů prostupu tepla pro pasivní domy spolu se zřízením mechanického větrání s rekuperací tepelné energie.
– Varianty 4, 5 a 6 jsou shodné s variantami 1, 2 a 3, uvažují ovšem s osazením střešní nástavby na objekt, a prostupy tepla střešní konstrukcí jsou tak zde nulové.

Dle provedených výpočtů se ze zvolených variant z dlouhodobějšího hlediska jako ekonomicky nejvýhodnější jeví varianta komplexního zateplení objektu dle doporučených hodnot součinitelů prostupu tepla spolu se zřízením mechanického větrání objektu bez využití rekuperace tepla. Varianta s komplexním zateplením objektu dle doporučených hodnot součinitelů prostupu tepla pro pasivní domy a se zřízením mechanického větrání s rekuperací tepelné energie je vzhledem k velké investiční náročnosti vzduchotechnických jednotek s rekuperací tepelné energie dlouhodobě méně ekonomická výhodná. Nejméně nákladná varianta se zateplením pouze dle požadovaných hodnot a zřízení přirozeného větrání sice vykazuje relativně krátkou dobu návratnosti, ale z dlouhodobého hlediska je tato varianta nejméně výhodná. Zajímavostí může být, že vzhledem k velice špatným tepelnětechnickým hodnotám stávajících obvodových konstrukcí stavební soustavy G57 dojde i při provedení pouze minimálního zateplení objektu a zřízení přirozeného větrání k poklesu potřeby tepla na vytápění na jednu třetinu oproti stávajícímu nezateplenému objektu.

Na závěr je nutno říci, že i v případě nejlepších zvolených úsporných opatření u stávajícího panelového domu vykazuje střešní nástavba energetické ukazatele v ještě lepších hodnotách, jelikož je již od počátku návrhu řešena jako pasivní stavba.

JIŘÍ NOVÁK

Ing. Jíří Novák (*1988)
vystudoval obor konstrukce pozemních staveb na Střední odborné škole stavební na Meziboří a Fakultu stavební ČVUT, obor konstrukce pozemních staveb a následně obor budovy a prostředí. V současné době je vedoucím projektantem ve firmě zabývající se převážně projekcí průmyslových objektů a technologií.