Aleš Brotánek: Dřevostavby spějí k větší energetické soběstačnosti!
Lucie Němcová | Pondělí, 02. květen 2016 |
Již léta víří stojaté vody českého stavebnictví realizacemi neotřelých úsporných domů, kde to voní hlínou a dřevem, a s neutuchajícím nadšením promlouvá k laikům i odborníkům, kterým opakovaně rozkrývá nové obzory. Jestli někoho můžeme bez pochyby zařadit k nadšeným propagátorům dřevostaveb u nás, pak je to právě architekt Aleš Brotánek.
Jak jste se dostal k oboru dřevostaveb? Kdy to všechno začalo?
Dřevostavby jsem začal vnímat krátce po revoluci a myslím, že jsem byl u toho, když to u nás všechno začalo. Mohl se psát přibližně rok 1995. Potkal jsem se s architektem Horným, který žil v Austrálii a učil o dřevostavbách na univerzitě. Divil se, proč zde stavby děláme tak složitě. Ukazoval obrázky, na kterých studenti z prvního ročníku architektury s kladívky a latěmi stavěli reálný dům. Jak je to velmi rychlé a snadné a že jde o technologii, kterou vyvinuli Britové pro nová obydlí ve svých koloniích tak, aby byla rychle realizovatelná i laiky. Byla to éra, kdy dřevostavby začaly a hodně jsme si od nich slibovali, zejména nižší cenu. To pravda úplně neplatí, jelikož nám chybí rutinní řemeslné dovednosti a ještě v našem klimatickém pásmu a nejen zde, je třeba v éře pasivních domů řešit kvalitu tepelných vazeb, tedy lépe řešit tepelně technické parametry. Tím se celá věc komplikuje na druhou a potenciál lepší ceny teprve čeká na svou šanci.
Čím byl vývoj dřevostaveb u nás ovlivněn?
Velkou roli v historii sehrály velké požáry za dob Marie Terezie, které během několika málo minut dokázaly zničit spoustu dřevěných domů ve městě. V reakci na to byl vydán zákaz stavby nových domů ze dřeva a povinnost ty stávající opatřit hliněnou omítkou. Tato událost přerušila kontinuitu řemeslné znalosti výstavby dřevostaveb. Zachována zůstala snad jen v některých horských pohraničních oblastech.
Řada zemí měla svoji kontinuitu, ale šla svoji cestou. Po revoluci k nám začala přicházet spousta vlivů ze všech stran. Nastal chaos, ze kterého si každý vzal něco a napasoval na svůj systém. To však mělo vliv na funkčnost a bezpečnost staveb a tak tyto první roky a první stavby měly svoje slabiny. Bohužel elementární chyby v některých případech způsobují, že tyto stavby jsou dnes na zbourání.
Je dnes situace jiná? Můžeme se na kvalitu dřevostavby spolehnout?
Neznám přesné statistické výzkumy, zdali méně, ale určitě už je na trhu řada prověřených bezpečných řešení, v jejichž případě hlavně nehrozí kondenzace vodních par v konstrukci.
Panovala již tehdy na poli (pasivních) dřevostaveb určitá skepse a mnoho mýtů?
Zřejmě ano, ale já jsem pracoval pro klienty, kteří jistým způsobem mysleli nadčasově, a navrhoval jsem nízkoenergetické domy v době, kdy o nich nikdo nic moc netušil. V jejich případě bylo třeba dostat víc izolace do konstrukce a právě dřevostavby jsou zajímavé v tom, že lze integrovat izolaci do konstrukce s úsporou tloušťky konstrukce. Proto byly dřevostavby přímo disponovány pro stavbu pasivního domu. V jejich klasické podobě anglického nebo amerického typu „two by four“ je možné izolaci zvětšovat anebo zmenšovat podle požadavků výpočtu. V případě jednovrstvých zděných systémů to jde méně snadno. Mám prostě jednu tloušťku cihly z výroby a podle okolností mohu sice přidávat další vrstvu izolace, ale to zvyšuje náklady a systém už ztrácí kouzlo jednoduchého zdění.
Hlavní proud do dneška staví z takzvaného červeného zboží - děrovaných cihel, které už nejsou dobrá masivní cihla ani akusticky a ještě nejsou vždy dost dobrá izolace. Přesto se z nich dodnes staví nadpoloviční většina rodinných domů, protože těží ze setrvačnosti historické tradice. Paradoxem doby je, že tyto tvárnice už nemají vlastnosti dobré zděné stavby, ale současně se blíží vlastnostem lehké americké dřevostavby – postrádají totiž hmotnost pro tepelnou setrvačnost, bereme-li v úvahu obvodový plášť. Hmota takové cihly je minimální, jde o tenkou skořápku a hned za ní vzduchové komůrky dnes ještě vyplňované tepelnou izolací. Samotný obvodový plášť tak nemá do čeho akumulovat. Pokud se ještě použijí rychlé technologie suchého zpracování jako sádrokartonové příčky v kombinaci třeba s přízemním bungalovem, může to skončit tak, jako jsem zažil v Americe v lehké dřevostavbě. Ráno je třeba topit, protože jsou ještě přízemní mrazíky, a v poledne klimatizovat, protože už je horko. V létě se pak bez klimatizace v takovém domě nedá existovat.
Acad. arch. Aleš Brotánek
Architekt zaměřený na navrhování nízkoenergetických a pasivních domů nejraději i z přírodních materiál. Absolvent VŠUP (1984), od studií zaměřený na ekodesign staveb, bydlení i nábytku. Je autorem prvního nízkoenergetického rodinného domu v ČR. V současnosti navrhuje již pouze na principech pasivního domu.
Pro společnost Country Life se poprvé věnoval návrhu domu s ohledem na ekologickou stopu při výstavbě, provozu a likvidaci projektováním multifunkčního centra této společnosti. V této souvislosti navštívil USA, odkud přivezl poznatky o technologii stavění ze slámy.
Od roku 2004 jako host přednáší na Katedře environmentálních studií FSS v Brně, na Katedře sociální a kulturní ekologie FHS v Praze, na FA VUT v Brně a na ČVUT v Praze.
Jak jste tedy přistupoval k návrhu dřevostavby, aby výsledkem nebyla lehká stavba bez schopnosti akumulace se všemi jejími neduhy?
Měl jsem štěstí, že na začátku se lidé, kteří šli do nízkoenergetické dřevostavby, vymykali hlavnímu proudu, kde dodnes panuje na téma dřevostaveb řada mýtů. Od začátku jsem si byl vědom, že pro historickou zkušenost obyvatel české kotliny tradiční angloamerická dřevostavba není řešením, pokud má být klient spokojený. Proto pro zajištění kvalitních akustických vlastností i dostatečné tepelné setrvačnosti, důležité pro naše klima, musíme doplnit do stavby hmotu tam, kde to má smysl. Takže například na vnějším plášti domu přidáváme hliněné omítky nebo přizdívky ze sádrových bloků.
I vnitřní příčky se dají dělat zděné a je jedno, zda je to sádrový či vápenopískový blok, pálená nebo hliněná cihla anebo nějaký masivnější panel třeba z dvojitého slámokartonu. Kupodivu nejlepší zkušenost v dřevostavbě jsme udělali s betonovou podlahou. Sehraná specializovaná parta během jednoho dne dokáže udělat podlahy v celém domě a ještě ve vyhlazené rovinatosti jakou suchá výstavba těžko dosahuje. Takže i do podlahy se přidá hmota pěti až sedmi centimetrů betonu. A tady jsme u opačného paradoxu, protože tím dosáhneme vlastností staré dobré zděné stavby, co se týče akustiky i tepelné setrvačnosti, přestože jde o dřevostavbu. Přesně opačně než předpokládají všechny pověry o dřevostavbách.
Co se nejvíce změnilo v porovnání staveb, které vznikaly na začátku s těmi, co vznikají dnes?
Na základním principu se mnoho nezměnilo. Určitým vývojem prošla cena. V začátcích jsme dokázali vytvořit hrubou stavbu i za 240 tisíc, když jsme sehnali partu znalých řemeslníků se zkušenostmi z Ameriky. Nyní je běžná cena hrubé konstrukce kolem milionu. V Americe firmy staví dřevostavbu podle projektu na úrovni naší studie. Vše ostatní je rutinní znalost. Základní statiku řeší tesař podle tabulek, ze kterých rychle určí, jaké použít prvky a mají modulovou přípravu prefabrikovaných prvků. Dům je sestaven jako skládačka a dokážou jej postavit dva dělníci během dvou měsíců. U nás zatím stále ještě chybí dostatek zkušených řemeslníků, kteří stavbu na staveništi mechanicky složí a vědí přesně, jak mají vypadat určitě detaily. Proto je někdy snazší zvolit dům z montovaných panelů připravených již z výroby, anebo konstrukční prvky připravené na CNC stroji, aby to opravdu byla jen skládačka jak lego a práce na staveništi bylo co nejméně. To má pozitivní vliv na vývoj ceny, ale ještě stále ne tolik, aby vycházela jednoznačně levněji než zděný dům. Situace se ale stále mění tímto směrem, takže doufejme, že tomu tak jednou bude.
Může cenu domu ovlivnit například to, že je pasivní?
Často je pojem pasivní dům využíván jako argument pro vyšší cenu stavby. Dalším paradoxem je, že mnohdy ani nejde o pasivní objekt, pouze o zneužití pojmu na dům s větší tloušťkou tepelné izolace. Naštěstí přicházejí krize i ve stavebnictví, které oddělují zrno od plev a přežívají ti lepší, kteří pak přestávají být dražší, než by museli a ukazují, že dům postavený na principech pasivního domu nemá důvod být dražší, než standard alespoň splňující základní požadavky na obecně technické podmínky pro výstavbu. Ty, které je nesplňují, možná levnější mohou být, ale to už bychom se porovnávali se zmetky.
Jaké další změny můžeme sledovat na poli dřevostaveb?
Oblast, kde je změn nejvíce, je energetika staveb. Téměř každého půl roku se mění a reviduje aktuální stav věcí, jelikož možnost rozvoje nových technologií přináší mnohdy nečekané impulzy. Obnovitelné zdroje v tuto chvíli získávají větší účinnost – například méně solárních panelů dodá lepší výkon. Poslední novinkou na obzoru je, že každé sklo v okně by mohlo být elektrárnou, což může úplně převrátit energetické koncepce států.
Trend obnovitelných zdrojů energie působí pokles cen takzvané silové energie obchodované na burzách, zatímco energie z uhlí a jaderná nemá z podstaty jinou perspektivu, než nárůst nákladů – jsou to obrovské investice na dlouhou dobu, je zakomponována spousta lidské práce a jaderná energie je doposud nepružná ve svém výkonu. Tudíž to vypadá, že tyto zdroje budou pravděpodobně nekompatibilní s nastupující flexibilitou konceptu chytrých sítí. V ní zdroje a odběratelé pružně reagují v připojení i odpojování včetně možnosti přecházet do ostrovního režimu (plné soběstačnosti).
Čerstvá novinka je možnost mikroregulace odběru i výkonu v případě bateriových systémů malých solárních nebo větrných elektráren na domech a pomoc rozvodné síti držet stabilitu. To znamená bránit kolapsu, kterým jsme někdy strašeni, takzvanému blackoutu. Téměř to jde přirovnat k jemné souhře hráčů symfonického orchestru, kde pro bombardon jaderné energie bude stále méně partitur. V souhře orchestru je potřeba, aby zdroj pružně reagoval, ale to je v přímém rozporu s fyzikálním principem, na kterém je jaderná energetika postavena, a který neumožňuje, aby tento složitý systém šel rychle vypnout a rychle zapnout.
Co je chytrá síť?
To se lépe vysvětlí, když si uvědomíme, co je současná „hloupá síť“. Ta vede energii od výrobce ke spotřebiteli jednosměrně, ale zároveň musí hlídat, aby dodávané i odebírané bylo stejně. Zatímco chytrá síť se připravuje na využití technologií, kdy téměř všichni můžeme být dodavatelé i odběratelé najednou a nabídnout šanci plynulé přecházení z jedné role do druhé. Jde o systém, který umožňuje sdílet, co někomu přebývá s tím, kdo to zrovna náhodou potřebuje. Vlastní síť už není jen tupým vodičem, ale využívá své možnosti přenášet i informace a řídit, stává se již jakýmsi neuronem prostupujícím činnosti lidí na planetě.
Energie, kterou můžeme využívat ze slunce má (pro mě) nepředstavitelný potenciál. Od fyzika z ČVÚT jsem slyšel teoretický výpočet, že kdybychom dokázali energii, která každou vteřinou přitéká na Zemi ze Slunce, transformovat na 100 procent, stačilo by to, pro současné potřeby lidstva dělat přibližně 11 minut ročně. Je to samozřejmě neproveditelné, ale jen to demonstruje ten obrovský potenciál, ze kterého naše potřeby můžeme zajistit, pokud dokážeme využít i jen pár desetin promile této energie. Vlivem klimatu na Zemi tyto toky nejsou plynulé podle našich potřeb a možnosti jsou na různých místech různé. Proto je důležité nesázet jen na jeden systém, jakým se u nás stala fotovoltaika a ještě hlavně na polích, ale jejich kombinace z větru, vody, energetických konzerv označovaných jednotně jako biomasa. A kromě toho také z přímého slunečního toku, tedy zatím hlavně z fotovoltaiky umístěné především na budovách v místě spotřeby. A toto celé má umožnit propojovat a efektivně využívat v reálném čase „chytrá síť“.
Rychleji tímto směrem postoupily v USA zajímavým řešením nazývaným systém net metering. Průtok elektřiny u přípojky je měřen dvěma měřáky – výdej a příjem energie. Jednou za rok proběhne odečet. Když jsem vyrobil stejně, kolik jsem spotřeboval, což je přesně to, k čemu mě stát motivuje, neplatím nic. Když vyrobím méně, doplatím, a když vyrobím víc, je to moje smůla. Systém samozřejmě něco stojí. Stát na sebe přebírá fungování takové soustavy, protože zdroje jsou do jisté míry neřiditelné, když je řídí počasí. Ovšem při rozloze Ameriky, kde jsou různá časová a klimatická pásma, reálně dochází k tomu, že lidé mohou směňovat, co jednomu přebývá a druhému chybí. To je smysluplná role státu – nabízí to, co občan potřebuje.
Zatímco u nás systém, který má poskytovat službu, bohužel diktuje podmínky, kterými si zjednodušuje svoji práci výhodně pro něj a na úkor občana, který si jej platí, aby mu poskytoval servis. Například ještě loni i na novém rodinném domku byla instalace fotovoltaické elektrárny spojena s daní na podporu obnovitelných zdrojů. To jen dokumentuje absurdnost poměrů, kdy investor za sebou zainventovanou a vyrobenou energii pro vlastní užití byl nucen platit 60 haléřů za každou vyrobenou kilowatthodinu. V současné době se nastavení mění, ale státní úřad (ERÚ) vytváří jinou bariéru a chce výrazně povýšit poplatek za pouhé připojení. V konečném důsledku by takové opatření demotivovalo k úsporám energií, nebo k soběstačnosti si vyrábět vlastní, protože vás takové řešení tak jako tak stojí peníze a vyjde vás dráž než ty, kteří budou plýtvat… To jsou koncepční pravidla vytvářená na trhu, která ovšem ovlivňují chování občana. To zároveň ovlivňuje, zda jsou rozvíjeny nové technologie, jestli do nich investuje průmysl, nebo je prodlužována trajektorie, kdy se chováme neprozíravě a prolamujeme další limity těžby něčeho, co vlastně nepotřebujeme. Uhlí nám může vystačit ještě i na sto let, ale znamená to poškození kvality života, devastaci krajiny a životního prostředí, ale především znehodnocení cenné suroviny, která bude chybět našim potomkům.
Vedle toho se nabízí nečekaná řešení, když začínáme více promýšlet potenciál kooperace. Počítače produkují teplo a z obřích datových center servrovny (například Google, Facebook, Apple, které patří mezi ty největší) musí platit za jejich chlazení. Tedy za odvádění tepla, které potřebuje každá domácnost na topení i ohřev vody. Německá společnost Cloud&Heat přišla s nápadem jak si tyto potřeby směnit a dotáhly systém do komerční podoby. "Datová kamna" přinášejí výhody pro obě strany. Firma nepotřebuje chladit ani nepotřebuje drahou budovu na výpočty, které si nainstaluje do svého domu domácnost, ve které je server provozován a ve velikosti přiměřené svým potřebám tepla. Ta využívá odpadní teplo ze serveru, který zde realizuje objemy výpočtů přesně podle potřeb domácnosti v reálném čase. Navíc, firma, která server dodá, platí účty za elektřinu (které server spotřebuje nemálo) i za internet. Domácnost musí poskytnout přístupnou místnůstku a box pro server. Je to neuvěřitelně jednoduché a chytré řešení, které také patří do úrovně chytrých sítí. Ve výsledku se spotřebuje polovina energie a dva subjekty uspokojí své potřeby i na tom oba ušetří.
Kooperativní přístup naznačuje, kde může být ještě objevován nový potenciál rozvoje, se snižováním spotřeby energie. A k tomu je potřeba být pružní a nevytvářet administrativní bariery.
Kam tedy směřujeme z hlediska využívání energie a jejích zdrojů pro dům?
Využití energie pro dům se stává stále efektivnějším. S napětím očekáváme, až budou uvedeny na trh bateriové zdroje pro auta, což umožní využití přebytků energie z malých domácích elektráren. V tuto chvíli již existují elektromobily s bateriemi na dojezdnost 300 a 600 kilometrů a jsou mnohem pružnější, jednodušší a efektivnější, než spalovací motory. Elektromobil pak může být napojen na energetický systém domu a využívat přebytky získané ze slunce a větru. Již existují malé větrné turbíny, které fungují pro rodinný dům, tudíž máme možnost ve vhodných geografických podmínkách kombinovat solární fotovoltaiku s větrnou. Dobře se doplňují - slunce svítí ve dne a víc v létě, zatímco vítr fouká více v noci a v zimě. Jsou tudíž lépe eliminovány negativní výpadky, které snižují potřebu velikosti baterií. Energetickými přebytky pak mohu nakrmit auto, které navíc může sloužit jako záložní zdroj energie.
Pasivní dům na vesnici měl často velkou uhlíkovou stopu právě využíváním auta na dopravu do města. Ve chvíli, kdy se ale auto stane součástí jednoho organismu – domu, vypomáhají si navzájem a tento protiargument padá. Čím nižší energetická náročnost domu, tím snáze si zabezpečím energii potřebnou pro jeho chod sám. A pokud v systému budou přebytky, mohu je použít ke své elektromobilitě.
Co může udělat běžný stavebník, ať už se stát zachová jakkoli?
První je postavit dům, který je provozně co nejefektivnější a nepotřebuje pro svůj chod skoro nic, v porovnání s minulostí. To skoro nic si mohu dřív nebo později zařídit sám. Pokud bude prozíravější politika státu, můžeme spolupracovat. To je myslím ten lepší scénář, protože pak si můžeme pomáhat. To je podstata zmiňovaných chytrých sítí.
Pasivní dům doplněný těmito technologiemi bez ohledu na to, jestli stát bude přístupný těmto vizím nebo ne, umožní být nezávislý. Cesta je kooperovat a netopit pod tím kotlem, který způsobuje sebestředný životní styl. Plýtvání mění klima a to už dnes některé národy dává do pohybu. Určitě by pro nás nebylo pohodlné, pokud by proměna klimatu vyvolala stejné pohyby, jako bylo třeba stěhování národů někdy koncem prvního tisíciletí.
Náklonnost k přirozeným materiálům a dřevu jsem objevila již při studiích architektury a šíření osvěty a inspirace z této oblasti mi dává velký smysl. Baví mě lidi motivovat k tomu, aby bydleli zdravě, komfortně a více či méně soběstačně.