EKOLOGIE I PŘEDNÁŠKA 08 - MATERIÁLY. České vysoké učení technické v Praze Fakulta architektury Ústav navrhování II

                               

EKOLOGIE  I     PŘEDNÁŠKA  08  -­‐‑  MATERIÁLY           České  vysoké  učení  technické  v  Praze   Fakulta  architektury   15128  Ústav  navrhování  II.         Ing.  arch.  Dalibor  Hlaváček,  Ph.D.   Praha,  únor  2012  

1 1.1.

 ÚVOD   Materiál  a  životní  prostředí  

Budovy,   které   ze   své   podstaty   formují   rozsáhlé   objemy,   nevyhnutelně   vyžadují   na   vlastní   konstrukci  velké  množství  materiálů.  Jsou  hlavními  spotřebiteli  energeticky  náročných  materiálů   jako   cement,   ocel,   sklo   a   cihly   (1-­‐‑1).   Pokud   předpokládáme,   že   se   průměrná   hmotnost   1m3   obestavěného  prostoru  při  dnešních  technologiích  pohybuje  v  rozmezí  450  kg  při  použití  lehkých   až  650  kg  při  použití  těžkých  konstrukcí1,  není  překvapením,  že  stavební  sektor  je  v  celosvětovém   měřítku  největším  spotřebitelem  zdrojů  a  představuje  velkou  zátěž  pro  životní  prostředí.     Analýza   zemí   Německa,   Japonska   a   Spojených   Států   ukázala,   že   se   stavebnictví   podílí   na   toku   zboží   30   –   50%   pokud   jde   o   hmotnost2.   Je   rovněž   zdrojem   vysokého   množství   stavebního   a   demoličního  odpadu,  který  například  v  Německu  tvoří  až  60%  celkového  objemu  odpadu3.    

  1-­‐‑1:  Orientační  grafické  srovnání  energetické  náročnosti  materiálů.  Zdroj:  The  ecology  of  building  materials  

  Low  –  tech  charakter  stavebních  materiálů  a  jejich  vysoká  spotřeba  je  předurčuje  k  významnému   zefektivnění.   K  podobnému   procesu   došlo   například   v  automobilovém   nebo   elektrotechnickém   průmyslu   –   vysoká   materiálová   efektivita   a   úspora   surovinových   vstupů   vedla   k  výraznému   zvýšení   konkurenceschopnosti   v  rámci   celého   odvětví   a   zároveň   k  snížení   dopadů   na   životní   prostředí.   Při   snižování   dopadu   stavební   činnosti   na   životní   prostředí   z  pohledu   stavebních   materiálů   je   nezbytné   navrhování   materiálu   s  ohledem   na   celý   jeho   životní   cyklus   –   získávání   surového   materiálu,  výroba,  zpracování,  doprava,  použití,  následné  použití,  údržba  a  likvidace.    

                                                                                                                1

 (Hegger,  a  další,  2008  str.  146)  

2

 (OECD,  2003  str.  2)  

3

 (Hegger,  a  další,  2008  str.  26)  

1.2.

Materiály  a  zdraví  

Člověk   je   vystaven   různým   faktorům,   které   pozitivně   nebo   negativně   ovlivňují   jeho   zdraví.   Kromě   důsledků   činnosti   člověka,   způsobu   bydlení,   osobní   hygieny   apod.   mezi   ně   patří   i  materiály  použité  v  budovách,  které  ovlivňují  kvalitu  vnitřního  prostředí.     Fenomén,  kterým  se  zdravotní  obtíže  v  souvislosti  s  budovami  vysvětlují  je  známý  jako  Syndrom   nemocných   budov   (SBS   -­‐‑   Sick   Building   Syndrome)4.   SBS   byl   definován   v  roce   1983   Světovou   zdravotnickou   organizací,   ale   jeho   historie   sahá   až   do   70tých   let   20.   století,     kdy   byl   popisován   jako   spektrum   specifických   a  nespecifikovatelných   obtíží   v  souvislosti   s   obýváním   domů.   Počátky   SBS   souvisí   s   energetickou   krizí   v  polovině   70tých   let,   kdy   byla   v  reakci   na   embargo   OPEC   v  roce   19735   realizována   řada   úsporných   stavebních   opatření,   většinou   ve   formě   vzduchotěsnosti  budov.  Budovy  často  nebylo  možné  větrat  okny  a  staly  se  výhradně  závislé  na   vzduchotechnice,  některé  rodinné  domy  vzduchotechniku  neměly  vůbec.     Mezi   symptomy   Syndromu   nemocných   budov   patří   podráždění   sliznic   očí,   nosu   a  krku   a   podráždění  kůže,  neurotoxické  problémy  a  obecné  zdravotní  problémy.  Vystavení  chemickým  a   biologickým  znečišťujícím  látkam  ve  vnitřním  prostředí  může  vést  k  vážným  zdravotním  obtížím   včetně   astma,   rakoviny   a   růstovým   defektům,   k   ovlivnění   zraku,   sluchu,   růstu,   inteligence   a   kardiovaskulárního   systému.6   SBS   je   kromě   nedostatků   v  systémech   vytápění,   chlazení   a   ventilace  přisuzován  působení  látek,  které  jsou  vylučovány  některými  materiály,  včetně  těkavých   organických   látek7.   Jedná   se   o   závažné   téma   vzhledem   k  tomu,   že  člověk   v  průměru   stráví   až   90%  svého  života  v  interiéru  budov.   Výzkum   NASA   poukazuje   na   to,   že   zdravého   vnitřního   prostředí   lze   dosáhnout   optimálním   nastavením   jednotlivých   složek   prostředí   –   tepelně   vlhkostní,   odérové,   toxické,   aerosolové,   mikrobiální,  ionizační,  elektrostatické,  elektromagnetické,  elektroiontové,  akustické  a  psychické.8     Architekt   může   pozitivně   ovlivnit   kvalitu   vnitřního   prostředí   výběrem   takových   stavebních   materiálů,   které   budou   vhodné   z  pohledu   výše   uvedených   kritérií.   Adolf   Behne   ve   své   knize   Neues  Wohnen  -­‐‑   neues  Bauen  uvádí  citát  Heinricha  Zilla  „Bytem  lze  člověka  zabít  stejně  spolehlivě   jako  sekerou“  9.      

1.3.

Role  architekta  v  procesu  navrhování  

Je   zřejmé,   že   lidská   činnost   má   negativní   vliv   na   stav   životního   prostředí,   včetně   znečištění,   úbytku   stratosferického   ozónu,   množství   a   kvality   vody,   biodiverzity,   večerpávání   zdrojů   a   degradaci   půd.   Globální   snaha   o   snížení   dopadů   lidské   činnosti   na   životní   prostředí   má   proto   klíčový  význam  včetně  změny  přístupu  k  efektivitě  staveb  a  technologií,  energetickým  ztrátám  a   využití  obnovitelných  zdrojů.  Jedním  z  cílů  by  mělo  být  zachování  neobnovitelných  surovin  pro   příští   generace   v  duchu   definice   udržitelného   rozvoje,   „který   uspokojuje   potřeby   současnosti,   aniž  by  omezoval  možnosti  budoucích  generací  uspokojovat  jejich  vlastní  potřeby“.  

                                                                                                                  Definice  WHO  z  roku   1983:   „an  excess  of   work   related   irritations  of  the  skin  and  mucous  membranes  and  other  symptoms,   including  headache,  fatigue,  and  difficulty  concentrating,  reported  by  workers  in  modern  office  buildings."ʺ   4

5  Embargo  OPEC  na  vývoz  ropy  do  zemí,  které  podporovaly  Izrael  během  Jomkipurské  války  bylo  příčinou  ropného  šoku,  kdy   cena  ropy  stoupla  na  čtyřnásobek.   6

 (United  States  Environmental  Protection  Agency,  2001  str.  4)  

7

 VOC  –  Volatile  Organic  Compounds  

8

 (Jokl,  2002  str.  13)  

9

 (Behne,  1927)  

Nemá-­‐‑li  být  udržitelná  architektura  pouze  aditivním  poskládáním  různých  technických  opatření,   má   architekt   v  celém   procesu   udržitelného   stavění   nezastupitelnou   roli   -­‐‑   udržitelnost   architektury  sahá  daleko  za  technická  opatření  –  fotovoltaiku,  solární  kolektory,  rekuperaci  tepla   nebo   pasivní   standardy.   Oproti   inženýrskému   technicko   -­‐‑   racionálnímu   přístupu   je   architekt   schopen   nahlížet   na   problematiku   udržitelného   stavění   komplexně,   včetně   sociálních,   psychologických   a   estetických   aspektů.   Je   odpovědný   za   aplikaci   udržitelného   konceptu   již   od   počátků   projektu,   kdy   je   jeho   vliv   na   projekt   největší   a   kdy   jsou   náklady   na   případné   změny   koncepce  nejnižší  (1-­‐‑2).  

  1-­‐‑2:  Míra  vlivu  na  projekt  ve  vztahu  k  nákladům  na  prováděné  změny.  Zdroj:  (Hegger,  a  další,  2008)    

  Je  běžné,  že  udržitelná  architektura  je  vnímána  jako  omezení  tvůrčích  možností  architekta  a  vztah   k  ní   je   často   vlažný.   To   dokládá   například   výrok   Petra   Eisenmana:   „To   talk   to   me   about   sustainability  is  like  talking  to  me  about  giving  birth.  Am  I  against  giving  birth?  No.  But  would  I   like   to   spend   my   time   doing   it?   Not   really.   I’d   rather   go   to   a   baseball   game.”10   Ve   skutečnosti   může   mít   udržitelný   koncept   různé   architektonické   a   konstrukční   interpretace   a   může   být   pro   celkové  estetické  vyznění  domu  přínosem.   Strategii  udržitelného  stavění  bychom  mohli  definovat  pomocí  dvou  bodů:   1) vystavěné  budovy  musí  představovat  minimální  dopad  na  životní  prostředí.  Jedná  se  o   dopad   v  souvislosti   celým   životním   cyklem   budovy   včetně   výstavby,   provozu   a   demolice.     2) vystavěné   budovy   by   měly   pozitivním   způsobem   přispět   k  sociálnímu   prostředí   obyvatel,  zlepšit  jejich  prostředí  a  psychologickou  a  fyzickou  kvalitu  života.   Nehovoříme  o  možnosti  volby,  oba  body  musí  být  splněny  zároveň.  Pokud  v  energeticky  účinné   budově   nebude   chtít   nikdo   bydlet,   celé   snažení   postrádá   smysl.   Přispění   k  sociálním   potřebám   neznamená  pouze  realizovat  funkční  požadavky,  ale  zároveň  uspokojit  estetické  a  psychologické   požadavky  lidí.  Stavby,  které  budou  milovány  se  stanou  součástí  komunity  a  budou  vykazovat                                                                                                                   10

 (Hawthorne,  2001)  

dlouhou  životnost,  která  je  jednou  z  podmínek  udržitelného  rozvoje.  S  trochou  nadsázky  bychom   mohli  tvrdit,  že  udržitelné  musí  být  krásné.   Pokud   bychom   tento   myšlenkový   koncept   měli   aplikovat   na   způsob   nahlížení   na  materiály   v  architektuře,  mohli  bychom  definovat  dva  okruhy  zájmu:   1) materiál  a  životní  prostředí   Architekt   může   ovlivnit   vlastnosti   materiálů   –   ekologické   vlastnosti,   povrchové   úpravy,   trvanlivost,   recyklovatelnost,   míru   nezávadnosti   nebo   použití   lokálních   materiálů.   Jak   uvádí   Christopher   Day   ve   své   knize   Duch   a   místo:   „Pokud   chceme   přistupovat   k  ekologickému   designu   s  vědomím   celistvosti,   vyžaduje   to   vidění   širšího   celku,   než   jaký  máme  před  očima,  jako  je  například  voda  mezi  kohoutkem  a  odpadem  umyvadla.  Je   příliš   snadné   zapomenout   na   ty   části   systému,   které   nejsou   vidět   a   mohou   být   nepříjemné“11.   2) materiál  a  zdraví   Architekt   může   uspokojit   funkční,   psychologické   a   estetické   požadavky   uživatele   a   zároveň  zajistit  aby  materiál  byl  zdravotně  nezávadný.      

2 2.1.

MATERIÁLY  A  ZDRAVÍ   Zabezpečení  kvality  vzduchu  v  interiéru  

Jeden   z  principů   deklarace   z  Ria   zní:   „Lidské   bytosti   jsou   ve   středu   zájmu   trvale   udržitelného   rozvoje.   Mají   právo   na   zdravý   a   produktivní   život   v  harmonii   s  přírodou“12.   Jde   především   o  zabezpečení   kvality   vzduchu   v  interiéru   (Indoor   Air   Quality   –   IAQ)   a   vnitřního   prostředí   v  interiéru   (IEQ   -­‐‑   Indoor   Environment   Quality).   To   je   ovlivněno   kromě   jiných   faktorů   i  stavebními  materiály  a  postupy.    

2.2.

Vzduch  a  hygiena  prostředí  

Tepelně  vlhkostní  klima  v  interiéru  vytvářejí  tepelné  a  vlhkostní  toky.  Jeho  narušení  může  mít   vliv  na  pocit  pohody  i  zdraví  člověka.     Pro  optimální  tepelné  klima  je  nezbytné  dosažení  tepelné  rovnováhy  mezi  organismem  a  okolím,   teplo  vyrobené  člověkem  musí  být  odvedeno  do  okolí.  Pokud  je  odvedeno  více  tepla  v  důsledku   chladného   prostředí   dochází   k  podchlazení,   je   -­‐‑   li   odvedeno   méně   tepla,   dochází   k  přehřátí.   Z   pohledu  stavebních  materiálů  je  podstatné,  aby  odvod  tepla  do  okolí  byl  rovnoměrný.  Znamená   to,  že  ochlazování  jedné  části  těla  by  se  nemělo  příliš  lišit  od  ochlazování  druhé  části  těla  tak,  aby   nebyly  překročeny  termoregulační  schopnosti  organismu.  Proto  by  materiály,  které  přicházejí  do   nejbližšího  kontaktu  s  organismem  neměly  mít  vysokou  tepelnou  vodivost13.    

                                                                                                                11

 (Day,  2005)  

12

 Konference  UNCED,  Rio  de  Janeiro,  1992  -­‐‑    Rio  Declaration  on  Environment  and  Development  

13  Příklady  hodnot  tepelné  vodivosti  materiálů  λ:  hliník  237,  železo  80.2,  křemen  7-­‐‑12,  sklo  1.35,  dřevo  0.04-­‐‑0.35,  vzduch  0.0262   (W·∙m-­‐‑1·∙K-­‐‑1)  

Termoregulační   schopnost   organismu   je   ovlivněna   i   relativní   vlhkostí   vzduchu14.   Vzduch   při   vysoké   vlhkosti   nemá   kapacitu   absorbovat   vlhkost   z  potu,   pocení   je  neefektivní,   organismus   musí   využít   jiné   způsoby   chlazení   a   vzniká   pocit   nepohody.15   Optimální   relativní   vlhkost   v  interiéru  se  pohybuje  mezi  40  a  50%.16     Nízká   vlhkost   vzduchu   podporuje   v  interiéru   šíření   částic,   které   moho   být   příčinou   alergií,   vysoká   vlhkost   vzduchu   (nad   70%)   vyvolává   pocit   dusna,   zároveň   se   zvyšuje   možnost   vzdušného  šíření  roztočů  a  plísní.     Jednou   z  možností   ovlivnění   vlhkosti   v  interiéru   je   použití   hygroskopických17   stavebních   materiálů.   V  závislosti   na   stupni   vlhkosti   tyto   materiály   vlhkost   pohlcují   -­‐‑   v   případě   vysoké   relativní  vlhkosti,    nebo  uvolňují  -­‐‑   v  případě  nízké  relativní  vlhkosti.  Tím  napomáhají  udržovat   relativní   vlhkost   v  místnosti   v  optimálním   rozmezí.   Mezi   vysoce   hygroskopické   materiály   patří   hlína,  korek,  dřevo,  vápenná  omítka    nebo  celulósová  vlákna.  Materiály  s  nižší  hygroskopií  jsou   například   dřevovláknité   desky,   sádrokarton,   cement,   cihly   nebo   kámen.   Na  opačném   konci   spektra   stojí   sklo   nebo   keramické   dlaždice.   Materiály   s  požadovanými   hygroskopickými   vlastnostmi   musí   být   bez   povrchové   úpravy   nebo   tato   úprava   musí   být   propustná   pro   vodní   páry.   Odéry.   Toky   odérů   v  ovzduší   působí   na   člověka,   podílejí   se   na   jeho   celkovém   stavu   a   vytvářejí   odérové  mikroklima.  Jedním  ze  zdrojů  odérů  jsou  i  stavební  materiály.  U  nepříjemných  odérů  se   v  naprosté   většině   jedná   o   těkavé   organické   látky18   včetně   formaldehydu.   Soubor   těchto   látek   (TVOC19)   je   jedním   z  indikátorů   kvality   vzduchu   v   interiéru.   Z  důvodu   nízkých   koncentrací   nejsou   akutně   toxické,   ale   způsobují   závažné   chronické   obtíže   včetně   dýchacích,   alergických   a   imunitních.   Nepříjemné   odéry   mohou   při   vyšších   koncentracích   způsobit   ztrátu   výkonnosti,   soustředění,   ztrátu   chuti   nebo   nevolnost.20   Příjemné   odéry   mohou   naopak   pozitivně   ovlivnit   výkonnost  i  náladu  člověka.     Úroveň   odérového   mikroklimatu   je   posuzována   i   podle   koncentrace   oxidu   uhličitého   CO2.   Přítomnost  oxidu  uhličitého  v  interiéru  souvisí  především  s  přítomností  člověka,  uvolňují  jej  ale  i   některé   stavební   materiály.   Při   zvýšené   koncentraci   CO2   dochází   k   ospalosti,   letargii,   únavě,   poklesu  schopnosti  koncentrace  a  k  nepříjemnému  pocitu  z  vydýchaného  vzduchu.  Doporučená   úroveň  koncentrace  CO2  je  450  -­‐‑  1000  ppm.21   Nejúčinějším  způsobem  optimalizace  odérového  mikroklimatu  je  volba  takových  materiálů,  které   odérové  látky  neuvolňují.22                                                                                                                   14  Relativní  vlhkost  vzduchu  označovaná  též  jako  poměrná  vlhkost,  udává  poměr  mezi  okamžitým  množstvím  vodních  par  ve   vzduchu   a   množstvím   par,   které   by   měl   vzduch   o   stejném   tlaku   a   teplotě   při  plném   nasycení.   Udává   se   v  procentech.   Zdroj:   wikipedia.cz  

 Prostředí  o  teplotě  38°C  a  60%  vlhkosti  je  vnímáno  jako  více  nepohodlné,  než  38°C  a  15%  vlhkosti,  kde  je  organismus  schopen   zajistit  efektivní  chlazení  pocením.   15

16   Vládní   nařízení   178/2001   Sb.   kterým   se   stanoví   podmínky   ochrany   zaměstnanců   při   práci,   stanoví   přípustnou   relativní   vlhkost  30  -­‐‑  70%   17

 Hygroskopické  látky  mají  schopnost  hygroskopie,  tj.  pohlcovat  a  udržovat  vzdušnou  vlhkost.  

  VOC   -­‐‑   volatile   organic   compound.   Jedná   se   o   látky   jako   toluen,   xylen,   pinen,   etanol   apod.,   s  bodem   tání   pod   teplotou   místnosti  a  bodem  varu  v  rozmezí  od  50  do  260°C.     18

19

 TVOC  -­‐‑  total  volatile  organic  compound  

20

 (Jokl,  2002  str.  45)  

21   Příklady   koncentrace   CO2:   venkovní   vzduch   350-­‐‑450   ppm,   doporučená   úroveň   pro   vnitřní   prostory   450-­‐‑1000   ppm,   pocit   vydýchaného   vzduchu   1000-­‐‑2000   ppm,   snížená   schopnost   koncentrace,   nevolnost   2000-­‐‑5000   ppm,   možnost   poškození   zdraví,   ohrožení  života  >5000  ppm.     22   Odérové   látky   mohou   být   ze   vzduchu   mimo   jiné   odstraněny   i   pomocí   pokojových   rostlin   nebo   např.   použitím   materiálu   z  ovčí  vlny.  

Toxické  plyny  vytvářejí  toxické  mikroklima.  Zdroje  mohou  být  organické  i  anorganické,  toxické   mohou  být  ve  vyšších  koncentracích  i  odérové  látky.  Ze  stavebních  materiálů  se  může  uvolňovat   formaldehyd,   styren   a   další   organické   látky.   Formaldehyd   je   bezbarvý   ostře   zapáchající   plyn,   který  se  používá  v  chemické  výrobě  jako  surovina  insekticidů,  výbušnin,  barviv  nebo  při  výrobě   různých  plastů.  Používá  se  při  výrobě  dřevotřískových  a  dřevovláknitých  desek,  umakartů,  jako   lepidlo   v   dřevařském   průmyslu   a   pro   výrobu   barev   a   laků.   Formaldehyd   se   uplatňuje   i   pří   výrobě   tepelně   izolačních   hmot,   napěněním   pěny   nebo  k   zpevnění   minerálních   izolací.   Zatímco   uvolňování   některých   typů   formaldehydu   se   s   časem   snižuje,   jiné   typy   se  uvolňují   po   celou   životnost   výrobku23.   Účinky   formaldehydu   na   organismus   mohou   být   akutní   nebo   chronické.   Mezi   akutní   patří   především   podráždení   sliznic   a   bolesti   hlavy,   mezi   chronické   patří   toxické,   alergické   nebo   karcinogenní   účinky.   Nejúčinějším   způsobem   optimalizace   toxického   mikroklimatu  je  volba  takových  materiálů,  které  toxické  plyny  neuvolňují.   Častým   zdrojem   toxických   látek   v  interiéru   jsou   podlahové   krytiny,   především   na  bázi   vinylu.   Z  nich   unikají   do   ovzduší   látky,   které   se   používaji   při   výrobě   jako   rozpouštědla.   Kromě   rozpouštědel   jsou   podlahové   krytiny   vinylového   charakteru   zdrojem   ethylhexylakrylátu,   krezolu,  fenolu  nebo  čpavku,  což  jsou  látky,  které  vznikají  chemickým  rozkladem  plastifikátorů.     Ve   formě   změkčovadel   do   nátěrů,   lepidel,   tmelů   a   plastů   se   můžeme   ve  stavebnictví   setkat   s   polychlorovanými  bifenyly  PCB.  Ve  vzduchu  se  obvykle    nachází  ve  formě  par.  Vzhledem  k  malé   degradovatelnosti   a   jiným   chemicko   –   fyzikálním   vlastnostem,   se   nachází   v  životním   prostředí   po  celém  světě.  Z  hlediska  vlivu  na  životní  prostředí  se  jeví  jako  nejzávažnější  negativní  vliv  PCB   na  reprodukční  schopnost  mořských  savců.  U  člověka  se  PCB  hromadí  v  játrech  a  v  tukové  tkáni   jednotlivých   orgánů,   při   vysoké   koncentraci   může   způsobit   jaterní   poruchy,   mít   neurologické   účinky  a  způsobovat  únavu  a  impotenci.     Z  plastů   nacházejí   ve   stavebnictví   časté   uplatnění   syntetické   pryskyřice,   zejména   ve  skelných   laminátech.  Mohou  vylučovat  především  fenol  nebo  styrén,  který  se  uvolňuje  i  z  polystyrenu.  Má   dráždivé  účinky,  působí  depresivně  na  centrální  nervový  systém  a  v  případě  vysoké  koncentrace   způsobuje   ztrátu   vědomí.   Uvolňuje   se   i  při  aplikaci   stěrkových   podlah   na   bázi   polyesterů   nebo   epoxidů.     Toxická  jsou  změkčovadla  používaná  u  PVC  nebo  látky  uvolňující  se  při    aplikaci  polyuretanové   pěny.  Nátěry  a  laky  syntetického  původu  mohou  uvolňovat  škodlivé  látky  především  při  zahřátí   natřených  ploch.     Prach   a   kapalné   aerosoly24   vytvářejí   aerosolové   mikroklima.   V  interiéru   vznikají   v  důsledku   činnosti   člověka   nebo   uvolňováním   ze   stavebních   materiálů.   Specifickým   problémem   jsou   materiály   na   bázi   azbestu.   Slovem   azbest   jsou   označovány   křemičitany,   které   se   nachází   v  přírodě   ve   vláknité   formě.   Kromě   automobilismu,   kde  se  azbest   uvolňuje   při   brzdění   a   ovládání   spojky,   která   je  obložená   azbestem,   najdeme   azbestový   prach   v  souvislosti   se   zpracováváním   a  zvětráváním   azbestocementu.   Dýchání   azbestových   vláken   může   zapříčinit   vznik   závažných   plicních   onemocnění   a   rakoviny.   Dalším   tématem   jsou   alergeny25.   Jedná   se   především   o   prach   organického   původu   (roztoči,   pyly,   zvířecí   srst)   nebo   kovový   prach.   Mezi   hlavní  typy  alergických  onemocnění  patří  průduškové  astma.  

                                                                                                                23   Koncentrace   formaldehydu   se   u   nových   a   existujících   budov   liší.   Proto   se   přípustné   limity   koncentrací   v  některých   zemích   různí  podle  stáří  budovy.   24

 Prach  –  pevný  aerosol.  

25

 Exogenní  antigeny,  které  mohou  u  vnímavých  jedinců  vyvolat  patologickou  imunitní  reakci,  tzv.  alergii.  Zdroj:  wikipedia.cz.  

Z  pohledu   stavebních   materiálů   lze   aerosolové   mikroklima   optimalizovat   použitím   takových   materiálů,   které   samy   nejsou   zdrojem   aerosolů   (např.   výrobky   na   bázi   azbestu),   neumožňují   koncentraci  aerosolů  a  usnadňují  jejich  likvidaci  (dobře  omyvatelné  materiály  apod.).   Bioaerosoly   nebo   též   mikroby   vytvářejí   mikrobiální   mikroklima.   Nevyhovující   mikrobiální   mikroklima   je   jedním   ze   znaků   syndromu   nemocných   budov.   Zhoršení   mikrobiálního   mikroklimatu   mohou   způsobit   nevhodné   tepelně   vlhkostní   podmínky   uvnitř   budovy.   Jedním   z  největších  problémů  jsou  plísně,  které  se  objevují  na  trámech,  v  dřevu,  zdivu,  na  omítkách  nebo   na  podlahových  krytinách  a  uvolňují  se  pohybem  vzduchu.  Účinky  na  člověka  mohou  spočívat   v  interních  a  kožních  onemocněních  a  v  alergických  reakcích.  Z  pohledu  stavebních  materiálů  lze   optimalizovat   mikrobiální   mikroklima   takovými   opatřeními,   při   kterých   nedochází   ke   kondenzaci   vodních   par   v  konstrukci.   Pozitivní   vliv   na   mikrobiální   mikroklima   mají   i   některé   druhy   rostlin,   především   jehličnaté   rostliny,   které   zabraňují   růstu   mikroorganismů   působením   fytoncidů26.    

2.3.

Radon  

Radon   je   radioaktivní   plyn,   který   vzniká   postupnou   přeměnou   uranu,   který   je  v  různých   množstvích   přítomný   v   zemské   kůře.   Vysoká   koncentrace   radonu   je   lidskému   zdraví   škodlivá   svými   mutagenními27   a   teratogenními   účinky,   i  při   malých   dávkách   hrozí   nebezpečí   rakoviny   nebo   leukémie.   Do   budovy   radon   vstupuje   nejčastěji   z  podloží,   v  menší   míře   činností   člověka   a   uvolňováním  ze  stavebních  materiálů.   Přírodní   radioaktivita   většiny   stavebních   materiálů   je   z  hlediska   účinků   na   lidské   zdraví   zanedbatelná.   Nejrizikovější   jsou   ty   materiály,   které   využívají   odpad   z  důlního,   metarulgického   nebo   chemického   průmyslu   jak   jsou   některé   druhy   škváry   nebo   popílku.   Měření   uvnitř   domů   z  různého   stavebního   materiálu   prokázalo   nejvyšší   hodnoty   gama   záření   u   betonových   a   nejmenší  hodnoty  u  dřevěných  staveb  –  zdrojem  jsou  tedy  především  silikátové  materiály.28    

2.4.

Statická  elektřina  

Elektrostatické   mikroklima   je   vytvářeno   elektrostatickým   nábojem   na   materiálech   a   elektrostatickými   poli   v  prostředí.   Přímý   vliv   statické   elektřiny   na   lidský   organismus   je   kromě   osob   alergických   na   statickou   elektřinu29   zanedbatelný,   ale   nepřímé   vlivy   mohou   mít   závažné   důsledky.  Jedná  se  především  o  vyvolaný  výboj,  který  může  způsobit  zapálení  výbušných  látek   například   v  průmyslových   závodech,   nemocnicích   nebo   laboratořích.   Dalším   nepříjemným   účinkem  je  zvýšené  usazování  prachu  na  plochách  interiéru  s  opačnou  polaritou.  Negativní  vliv   může  mít  statická  elektřina  na  elektronická  zařízení,  například  na  počítače.   Úplné   odstranění   statické   elektřiny   není   možné,   optimální   je   mikroklima   s  jejím   minimálním   výskytem.   Jejímu   vzniku   lze   zabránit   mimo   jiné   použitím   materiálů   s  dostatečnou   elektrickou   vodivostí   nebo   zvýšením   relativní   vlhkosti   vzduchu30,   viz   Tepelně   vlhkostní   mikroklima.   Antistatické   úpravy   povrchů   mimo   jiné   zlepšují   jejich   hygienické   vlastnosti,   protože   jsou   snáze   udržovatelné.                                                                                                                     26

 Těkavá  organická  látka  rostlinného  původu,  která  zabraňuje  růstu  mikroorganismů.    

 Mutagenní  –  působí  změny  na  buňkách  a  tkáních,  teratogenní  –  způsobuje  narušení  vývoje  orgánu  během  embryonálního  či   fetálního  vývoje.  Zdroj:  wikipedia.cz.   27

28

 (Jokl,  2002  str.  126)  

29

 U  těchto  osob  může  způsobit  až  ztrátu  vědomí.  

30

 Při  relativní  vlhkosti  60%-­‐‑70%  se  tvorba  statické  elektřiny  snižuje  na  minimum,  nad  80%  se  netvoří.  

2.5.

Elektrointové  mikroklima  

Mezi   faktory   ovlivňující   celkový   zdravotní   stav   člověka   patří   také   elektrická   složka   vnitřního   mikroklimatu  nazývaná  elektroiontové  mikroklima.  Vzduch  obsahuje  určité  množství  elektrické   energie,  která  je  v  něm  přítomna  ve  formě  volných  atmosférických  iontů.  Atmosférické  ionty  jsou   elektricky   nabité   molekuly   nebo   jejich   části,   které   vznikly   ionizací   vzduchu,   ke   které   dochází   působením   tzv.  ionizační   energie.   Koncentrace   elektrických   iontů   ovlivňuje   psychiku   člověka   a   jeho   celkový   stav,   nepřímo   může   člověka   na   člověka   působit   ovlivňováním   mikrobiálního   a   aerosolového  mikroklimatu.     Vzduch   s  nedostatkem   iontů   je   vnímán   jako   těžký,   vzduch   s  převahou   pozitivních   iontů   jako   dusný,   vzduch   s  převahou   negativních   iontů   jako   řídký   a   chladný   a  s  optimálním   poměrem   pozitivních   a   negativních   iontů   jako   lehký   a   čistý.31   Zvýšený   počet   negativních   iontů   má   za   následek   zvýšení   rezistence   lidí   proti   některým   onemocněním,   stimuluje   činnost   parasympatického   vegetativního   nervového   systému,   má   pozitivní   účinek   na   psychoneurózy   a   syndromy  úzkosti  a  strachu,  na  spánek  člověka  i  na  proces  učení.   Elektrické   pole   uvnitř   objektu   je   do   značné   míry   ovlivňeno   materiálem   obvodového   pláště.   Minimálním   způsobem   jej   deformují   tradiční   materiály   (zděné   nebo   dřevěné   konstrukce),   železobetonové   nebo   ocelové   konstrukce   jej   naopak   odstiňují.   V  takových   budovách   je   obtížné   dosáhnout   převahy   negativních   iontů   i   když   jsou   uměle   vyráběny.   Stavební   materiály   mohou   ovlivnit   elektroiontové   klima   i   svými   fyzikálními   vlastnostmi   –   povrchem,   elektrostatickým   nábojem,  povrchovou  úpravou  nebo  vlhkostí.32    

2.6.

Psychické  mikroklima  

Psychický   účinek   na   člověka   mohou   mít   všechy   složky   mikroklimatu.   Psychické   mikroklima   nejen   že   spolupůsobí   na   fyzický   stav   člověka,   ale   v  některých   případech   ho   může   i   překrývat.   Specifickým  způsobem  působí  pohyb  vzduchu,  velikost  a  barevnost  prostoru.     Optimálního   působení   prostoru   můžeme   dosáhnout   i   volbou   materiálů   a   jejich   barevností.   Optimální   barevné   řešení   by   mělo   být   takové,   aby   omezilo   únavu   a  napomohlo   vytvoření   psychické   pohody.   Pro   optimalizaci   barevnosti   neexistuje   žádný   jednoduchý   systém   a   je   předmětem  komplexního  architektonického  návrhu.    

3 3.1.

MATERIÁL  A  ŽIVOTNÍ  PROSTŘEDÍ   Vliv  materiálů  na  životní  prostředí  

Vystavěné   prostředí   je   z  principu   založené   na   spotřebě   stavebních   materiálů.   K  průlomu   v  používání   stavebních   materiálů   došlo   během   průmyslové   revoluce.   Zatímco   do   té   doby   převládalo  používání  dostupných,  místních  materiálů,  od  počátků  průmyslové  revoluce  dochází   k  extenzivnímu  využívání  zdrojů  z  celého  světa.    

                                                                                                                31

 Furchner,  1968  jak  citován  v  (Jokl,  2002  str.  177)  

32   Například   surové   neupravené   dřevo   nebo   vlhká   omítka   pohltí   značné   množství   aeroiontů   oproti   hladké   dýze   nebo   suché   omítce.  (Jokl,  2002  str.  176)  

Geografická   poloha   surovinových   zdrojů   ztěžuje   posuzování   vlivů   materiálů   na  životní   prostředí,  které  mohou  být  vzdálené  v  místě  i  čase33  a  zároveň  svádí  k  jejich  zlehčování.  Výroba,   transport,   použití   a   likvidace   stavebních   materiálů   přitom   může   mít   vážný   dopad   na   životní   prostředí,   včetně   vlivu   na   klimatické   změny,   znečištění,   vyčerpávání   přírodních   zdrojů,   ničení   přirozených  biotopů,  produkce  odpadů  nebo  vlivů  sociálních  a  zdravotních.   Architekt   proto   musí   ovládat   základní   otázky   udržitelnosti   ve   vztahu   k  stavebním   materiálům   tak,   aby   byl   schopen   zodpovědně   navrhovat.   V  souvislosti   s  dopadem   stavebního   materiálu   na   životní  prostředí  hovoříme  o:   • surovinových  zdrojích   • energetických  zdrojích   • emisích  a  jiných  negativních  vlivech  na  životní  prostředí   • odpadech    

  3-­‐‑1:  Životní  cyklus  stavebního  objektu.  

 

3.2.

 

Surovinové  zdroje  

Rozeznáváme  obnovitelné  a  neobnovitelné  zdroje.  Obnovitelné  zdroje  jsou  takové,  které  mohou   být   pravidelně   obnovovány   nebo   těženy,   typickým   příkladem   je   dřevo.   Všechny   obnovitelné   zdroje  spojuje  proces  fotosyntézy.  Člověk  v  současné  době  využívá  odhadem  40%  fotosyntetické   aktivity   na   Zemi.   Neobnovitelné   zdroje   obnoveny   být   nemohou,   případně   tento   proces   trvá   neúměrně  dlouhou  dobu.  Mnoho  z  těchto  zdrojů  je  na  pokraji  vyčerpání.     Specifickou   surovinou   je   voda.   Nedá   se   charakterizovat   ani   jako   obnovitelný   ani  jako   neobnovitelný   zdroj.   Její   množství   v  rámci   našeho   ekosystému   je  konstantní.   Voda   se   používá   i   v  různých  odvětvích  průmyslu,  často  v  sekundárních   procesech   např.   na   chlazení,   a   vrací   se   do   koloběhu   znečištěná   a  s  nízkým   obsahem   kyslíku34.   Neudržitelné   nakládání   s  vodními   zdroji   způsobilo   kritický   nedostatek   vody   v  některých   oblastech   světa,   jedna   pětina   lidstva   nemá                                                                                                                   33   Např.   dřevěná   surovina   může   být   použita   v  místě   vzdáleném   od   místa,   kde   dochází   k  odlesnění;   použití   zdravotně   závadných  materiálů  se  projeví  až  s  časovým  odstupem.   34   V  Evropské   Unii   je   44%   vody   využíváno   pro   výrobu   energie   (především   pro   účely   chlazení),   24%   v  zemědělství,   21%   pro   veřejné  vodovody  a  11%  pro  průmyslovou  výrobu.  Zdroj:  (Collins,  a  další,  2009)  

přístup   k  nezávadné   pitné   vodě   a   rozdíl   mezi   zásobami   vody   a   její   spotřebou   se   neustále   prohlubuje.   Stavební   průmysl   spotřebovává   přibližně   50%   všech   zpracovaných   surovin   na  světě.35   Zásadou   pro   snížení   vlivu   stavebního   průmyslu   na   životní   prostředí   by   mělo   být   výrazné   snížení   používání   neobnovitelných   surovin   a   vody,   zvýšení   podílu   použití   obnovitelných   surovin,   omezení  ztrát  při  výrobě  a  znovuvyužití  materiálů  po  dožití  budovy,  optimálně  bez  snížení  jejich   kvality.     Využití   obnovitelných   přírodních   zdrojů   je   limitováno   rychlostí   jejich   obnovy.   Zatímco   v  kontextu   mírného   podnebí   (např.   střední   Evropa)   lze   vzhledem   k  vysoké   vlhkosti   hovořit   o   vysoké   produktivitě   biomasy   na   plošnou   jednotku,   v  případě   jiných   oblastí   již   tomu   tak   není.   Příkladem  jsou  například  vyčerpané  zásoby  červeného  cedru  v  severní  Americe.   Těžba   neobnovitelných   surovin   s  sebou   nese   kromě   samotné   spotřeby   surovin   i  negativní   důsledky   ve   formě   spotřeby   cenné   půdy   a   negativního   vlivu   na  případné   osídlení.   Tyto   vlivy   jsou   nejlépe   patrné   při   povrchových   těžbách,   kdy   dochází   za   účelem   vytěžení   vlastní   suroviny   k  odtěžení   nadložních   vrstev   sedimentů.   Vznikají   tak   rozlehlé   plochy   s  negativním   vlivem   na   krajinný  ráz.  

3.3.

Energetické  zdroje  

Jednou  z  metod  ohodnocení  vlivu  materiálu  na  životní  prostředí  je  tzv.  šedá  energie.  Jedná  se  o   energii,   která   je   nezbytná   k  těžbě   suroviny,   dopravě,   výrobě,   montáži,   instalaci,   demontáži,   recyklaci  a  likvidaci  materiálu.     Množství   šedé   energie   ve   stavebních   materiálech   popisujeme   pomocí   svázané   primární   energie   (PEI)36,   která   je   obvykle   udávána   v  MJ/kg   nebo   MJ/m3.   Aby   bylo   možné   rozlišit   pozitivní   a   negativní  vliv  materiálů  na  životní  prostředí,  rozlišujeme  obnovitelné  a  neobnovitelné  formy  této   energie.   Porovnávání   stavebních   materiálů   z  hlediska   primární   energie   je   důležitým   vstupem   pro  hodnocení  jejich  životního  cyklu  (3-­‐‑2).  

  3-­‐‑2:  Orientační  hodnoty  svázané  primární  energie  dle  typu  stavebních  prvků.  

                                                                                                                      35

 (Hegger,  a  další,  2008  str.  165)  

36

 PEI  –  primary  energy  input  

Mezi   materiály   s  vysokým   obsahem   PEI   patří   kovy,   sklo   nebo   plastické   hmoty,   mezi   materiály   s  nízkým  obsahem  PEI  dřevo,  hlína  nebo  sádra.  Významou  složku  PEI  tvoří  energie  vynaložená   na  dopravu.   Typ  transportu  

MJ/t/km  

Silniční  -­‐‑  těžký  nákladní  automobil   Železniční  -­‐‑  nákladní  vlak   Říční  doprava  -­‐‑  nákladní  loď   Oceánská  doprava  -­‐‑  kontejnerová  loď  

1.5   0.45   0.47   0.17  

Tabulka  1:  Energetická  náročnost  jednotlivých  dopravních  prostředků,  zdroj:  Hegger,  a  další,  2008  

  Redukce  energetických  nároků   Během   výrobního   procesu   je   nutné   zvážit   možnost   využití   decentralizovaných   provozů   z  důvodu   omezení   dopravních   vzdáleností,   použití   efektivních   a  místních   zdrojů   energie.     Dalších   energetických   úspor   můžeme   dosáhnout   během   stavebního   procesu   díky   použití   lokálních   materiálů,   materiálů   s  nízkou   primární   energií,   použití   vyššího   podílu   lidské   práce   a   použití  technologií,  které  jsou  příznivé  pro  recyklaci.  

3.4.

Emise  a  jiné  negativní  vlivy  na  životní  prostředí  

Aby  bylo  možné  hodnotit  budovy  a  jejich  konstrukce  a  umožnit  výběr  takového  řešení,  které  co   nejméně   zatíží   životní   prostředí,   lze   posuzovat   kromě   energetické   a   surovinové   složky   vliv   materiálu  na  životní  prostředí  prostřednictvím  jednotlivých  environmentálních  ukazatelů.   GWP   (global   warming   potential)   –   potenciál   skleníkového   efektu.   Jednotlivé   skleníkové   plyny   mají   různou   schopnost   vyvolávat   skleníkový   efekt   a   různou   životnost   v   atmosféře.   Potenciál   skleníkového   efektu   je   relativní   veličina,   která   srovnává   vliv   skleníkových   plynů   na   globální   oteplování   s  vlivem   plynu  CO237   pro   určité   časové   rozmezí,   obvykle   100   let.   Je   udáván   v   ekvivalentu  emisí  CO2.     ODP   (ozone   depletion   potential)   –   potenciál   k   poškození   ozónové   vrstvy.   Ozon   vzniká   ve   stratosféře  ve  výšce  10  –  15  km  a  zachycuje  většinu  ultrafialového  záření  z  vesmíru.  ODP  udává   vliv  plynů  na  ztenčování  ozon.  vrstvy,  v  ekvivalentu  emisí  CFC  11  (trichlorfluormetan  CCl3F).     AP   (acidification   potential)   –   potenciál   zakyselení.   K  acidifikaci   dochází   reakcí   znečišťujících   látek   v   ovzduší   s  vodou   za   vzniku   kyselin   a   tím   ke   snížení   pH   srážkové   vody   (efekt   kyselých   dešťů).  Ty  přispívají  k  poškozování  ekosystémů  i  budov.  Je  udáván  v  ekvivalentu  emisí  SO2.   EP  (eutrophication  potential)  –  eutrofizační  potenciál.  Nadměrná  eutrofizace38  způsobuje  snížení   koncentrace  kyslíku  ve  vodních  tocích  a  jejich  vymírání,  v  nadměrně  hnojených  půdách  dochází   k  snížení   odolnosti   rostlin   proti   vnějším   vlivům.   Zvýšený   výskyt   živin   způsobuje   nadměrnou   koncentraci  dusičnanů  ve  spodních  vodách,  kde  může  docházet  k  přeměně  v  dusitany,  které  jsou   pro  člověka  toxické.  EP  se  udává  v  ekvivalentech  fosforečnanu  PO43-­‐‑.   POCP  (photochemical  oxident  creation  potential)  –  potenciál  tvorby  přízemního  ozonu.  Přízemní   ozon   (tzv.   letní   smog)   vzniká   reakcí   oxidů   dusíku   s  těkavými   organickými   sloučeninami   (VOC)   za  působení  slunečního  záření.  Zvýšené  koncentrace  mají  negativní  vliv  na  rostliny  a  materiál  a   jsou  pro  člověka  toxické.  POCP  se  udává  v  ekvivalentních  emisích  C2H4.                                                                                                                   37

 GWP  100  CO2  =  1  

38  Eutrofizace  je  obohacování  vod  o  živiny,  především  o  dusík  a  fosfor.  K  přirozené  eutrofizaci  dochází  především  rozkladem   mrtvých  organismů,  k  nadměrné  eutrofizaci  dochází  vlivem  lidské  činnosti.  

M.  j.  

Materiál   Žula     leštěná,  ρ  =  2750  kg/m3  

Nepálené  cihly    

sušené  na  slunci,  ρ  =  1200  kg/m3  

Beton  prostý   C  25/30,  ρ  =  2340  kg/m3  

Stavební  dřevo  

borovice,  ρ  =  450  kg/m   3

Ocel    

válcovaný  nosník  

Polytetrafluoretylen   (PTFE)  

ODP  

AP  

EP  

POCP  

kg  CO2  ekv.  

kg  CFC11  ekv.  

kg  SO2  ekv.  

kg  PO4  ekv.  

kg  C2H4  ekv.  

 

1  m3  

626  

0.00012  

4.5  

0.45  

0.35  

 

1  m3  

74  

0.000003  

0.12  

0.011  

0.016  

 

1  m3  

251  

0.000018  

0.68  

0.11  

0.086  

1  m3  

-­‐‑792  

0.000009  

0.37  

0.041  

0.31  

1  kg  

1.7  

6.62  E-­‐‑08  

0.0051  

0.00042  

0.00082  

1  kg  

16.2  

5.60  E-­‐‑07  

0.0082  

0.00054  

0.0029  

Tabulka  2:  Příklady  vlivu  materiálů  na  kvalitu  životního  prostředí.  Zdroj:  Hegger,  a  další,  2008.  

3.5.

 

GWP  

         

Životní  cyklus  

Každé  použití  stavebního  materiálu  s  sebou  nese  důsledky  ve  formě  spotřeby  energie,  surovin  a   vlivu   na   životní   prostředí.   Tyto   důsledky   lze   omezit,   nikoliv   však   zcela   eliminovat.   Aby   bylo   možné   tak   učinit,   je   třeba   vzít   v   úvahu   celý   životní   cyklus   materiálu   (3-­‐‑3),   včetně   těžby   a   zpracování  surovin,  výroby  materiálu,  dopravy,  stavby  budovy,  provozu  budovy,  její  recyklace,   likvidace  a  zpracování  odpadu.  Základní  fáze  životního  cyklu  materiálu  viz  obrázek:  

    3-­‐‑3:  Životní  cyklus  materiálu  Zdroj:  Hegger,  a  další,  2008.  str  164.  

 

    životní   cyklus   materiálu   je   komplexní   proces,   který   Architektonický   návrh,   který   bere   na   zřetel   vyžaduje   rozsáhlé   spektrum   znalostí.   Značných   energetických   a   surovinových   úspor   lze   dosáhnout   i   v  případě,   že   bereme   v  úvahu   pouze   hodnoty   svázané   energie   PEI.   Komplexnější   přístup   zahrnuje   ucelené   využití   možností   materiálu,   způsob   montáže,   trvanlivost   materiálu   nebo  použití  obnovitelných  surovin.  Vzhledem  k  tomu,  že  průběh  životního  cyklu  nelze  přesně   naplánovat,  je  třeba  navrhnout  dostatečně  flexibilní  koncept,  který  umožní  reagovat  na  aktuální   potřeby  uživatele.  Hlavním  principem  je  docílit  uzavřených  životních  cyklů.    

3.1.1

Získávání  surovin  a  výroba  materiálu  

Používání   obnovitelných   a   recyklovaných   surovin   namísto   těžení   neobnovitelných   surovin   je   z  ekologického  hlediska  příznivější.  Další  efektivity  v  rámci  získávání  a  zpracovávání  surovin  lze   docílit  především:   •

lokálním  těžením  a  zpracováním  

•

minimalizací  obalového  materiálu  

•

malými  transportními  vzdálenostmi  

Efektivního   využití   materiálu   bez   velkého   objemu   odpadů   lze   dosáhnout   vhodně   zvolenou   metodou   zpracování,   která   je   přizpůsobena   jednotlivým   materiálům   a  opětovným   použitím   odpadních   produktů   z  výrobního   procesu.   Další   možnosti   jak   docílit   materiálové   efektivity   v  konstrukci  je  prefabrikace.  Přesná  průmyslová  výroba  umožňuje  dosáhnout  vysoké  přesnosti,   menších   průřezů   prvků   a   obecně   lepší   kvality   provedení.   S  tím   souvisí   menší   počet   chyb   při  výstavbě,   snížená   potřeba   údržby   během   životního   cyklu   objektu   a   delší   životnost   prvků.   Jasné   oddělení   materiálových   vrstev   umožní   snazší   recyklaci   na  konci   životního   cyklu.   Respektováním   modulových   rozměrů   použitých   materiálů,   dojde   k   omezení   nadměrného   odpadu  z  důvodu  prořezů.  Způsob  zpracování  suroviny  a  aplikace  materiálu  na  stavbě  může  mít   na  ekologické  parametry  materiálu  rovněž  vliv.     3.1.2

Návrh  a  výstavba    

S  jednotlivými   skupinami   stavebních   prvků   je   svázané   různé   množství   šedé   energie   –   nejvíce   je  obvykle   přítomno   v  nosné   konstrukci,   fasádě   a   vnitřním   vybavení,   těžké   stavební   konstrukce   vyžadují  o  20%  více  šedé  energie  než  stavby  lehké.     Energetická   zátěž   jednotlivých   stavebních   prvků   se   v  průběhu   času   mění   –   čím   častěji   dochází   v  průběhu   životního   cyklu   k  jeho   výměně,   tím   významněji   přispívá   k  podílu   svázané   primární   energie.   Optimalizace   spočívá   ve   zajištění   maximální   trvanlivosti   materiálů   a   sladění   konstrukčního  řešení  s  předpokládaným  životním  cyklem  materiálů:   •

volba  trvanlivých  materiálů  a  vhodných  technických  řešení  

•

oddělení   jednotlivých   konstrukčních   vrstev   v  závislosti   na   jejich   životnosti,   aby   jejich   výměna  negativně  neovlivnila  ostatní  vrstvy  

•

zpřístupnit   vrstvy   s  vysokými   požadavky   na   údržbu   (například   technická   zařízení   budov)    

  3-­‐‑4:  Principy  návrhování  s  ohledem  na  snížení  šedé  energie.  

 

Pro  optimalizaci  návrhu  je  důležitá  vize  předpokládané  frekvence  modernizace  budovy.  Zatímco   u   některých   typů   budov   je   cílem   dosáhnout   maximální   trvanlivosti   (obvykle   například   obytné   budovy),   u   jiných   typů   budov   lze   očekávat   častou   modernizaci   z  důvodu   změny   uživatelských   nároků.  U  takových  budov  není  potenciál  trvanlivých  materiálů  plně  využit  a  je  vhodné  zabývat   se  druhotným  použitím  materiálů  a  prvků  stavby.   Použití   módních   a   trendy   řešení   může   mít   rovněž   na   životnost   budovy   negativní   vliv   a   může   vést  k  předčasným  modernizacím  z  důvodu  „vizuálního  opotřebení“  a  morálního  zestárnutí.   3.1.3

Užívání  

Architekt  je  v  rámci  architektonického  konceptu  povinen  nejen  dodržet  požadovanou  pořizovací   cenu   díla,   ale   zároveň   zajistit   udržitelnost   jeho   budoucího   provozu.   Takzvané   life   cycle   costs   mohou   až   několikrát   přesáhnout   pořizovací   cenu.   Jedná   se   o   náklady   v  souvislosti   s  udržením   čistoty,  hygienických  standardů,  vzhledu  a  funkčnosti  materiálů  i  zařízení,  které  mohou  mít  vliv   na  spotřebu  energie,  životní  prostředí  a  kvalitu  vnitřního  prostředí.   Údržba  je  činnost  náročná  na  pracovní  sílu.  Především  ve  vyspělých  zemích,  mohou  náklady  na   údržbu   být   vyšší   než   na   vytápění.   Kromě   technického   zařízení   budov   jsou   nejnákladnější   na   údržbu  podlahové  krytiny,  obkladové  materiály,  okna  a  dveře.  Použité  materiály  by  proto  měly   umožnit   snadnou   a   efektivní   údržbu   s   minimálním   vstupem   energií   a   surovin,   s  nízkou   spotřebou   vody   a  s  použitím   čistících   prostředků   s   minimálním   negativním   vlivem   na   životní   prostředí.     3.1.4

Recyklace  a  likvidace  

V  případě,   že   byly   vyčerpány   všechny   možnosti   obnovy   budovy,   je   nutné   přistoupit   k  její   likvidaci.  Aby  bylo  možné  zajistit  další  použití  stavebních  materiálů,  je  nutné  již  v  rámci  návrhu   zaručit   možnost   vzájemného   oddělení   všech   funkčních   vrstev   v  závislosti   na   typu   materiálu.   Složení   materiálů   musí   být   známé   a   zanesené   v  dokumentaci   skutečného   provedení.   Možnosti   dalšího   použití   by   měly   být   zvažovány   především   v  případě   nosné   konstrukce,   která   obsahuje   velké  množství  svázané  energie.   Výběrem  materiálu  v  rámci  návrhu  architekt  zároveň  specifikuje,  jaké  suroviny  budou  na  konci   životního  cyklu  k  dispozici  v  rámci  hospodaření  s  odpady,  případně  zda  budou  v  rámci  budovy   použity   recyklované   suroviny.   Architektonický   návrh   má   tedy   významný   vliv   na   formování   životního   cyklu   materiálu.   Materiály,   které   lze   snadno   recyklovat   mají   výhodu   před   produkty,   které  jsou  možná  prvotně  ekologické,  ale  neumožňují  recyklaci.39     Způsoby  použití  materiálu  v  závěru  životního  cyklu   •

Opětovné  použití  

•

Recyklace  

Likvidace  materiálu  v  závěru  životního  cyklu   •

Získávání  energie  

•

Skládkování  

                                                                                                                    39   Starší   typy   staveb   se   recyklovaly   relativně   snadno   díky   přímočarému   použití   materiálů.   U  novějších   projektů   je   proces   recyklace  výrazně  složitější.    

Opětovné  použití  (přímá  recyklace).  Stavební  materiál  /  výrobek  je  po  mechanickém  očištění  bez   dalších   úprav   znovu   použit.   Tento   způsob   recyklace   vyžaduje   použití   komponentů   podobných   nebo   standartizovaných   rozměrů,   na  opětovné   použití   může   mít   vliv   trvanlivost   výrobku   a   způsob  použití  v  prvotním  životním  cyklu.  V  historii  stavebnictví  byl  princip  opětovného  použití   často  využíván.  Dobrým  příkladem  jsou  srubové  konstrukce,  kde  použití  kmenů  skládaných  na   sebe  snadno  umožní  jejich  demontáž  a  použití  v  jiné  stavbě.  Opětovně  použité  materiály  mohou   vykazovat   i   zvýšenou   estetickou   hodnotu   vlivem   patiny,   kterou   získaly   v  průběhu   životního   cyklu.     Recyklace  (nepřímá).  Jedná  se  o  znovuvyužití  pomocí  znovuzpracování  materiálu  z  odpadu.  Pro   účely  recyklace  záleží  především  na  čistotě  recyklovaného  materiálu.  Obvykle  se  používá  způsob   tavení   nebo   drcení   a   přeměna   na  nový   produkt.   Nově   vzniklé   materiály   mají   často   svojí   vlastní   estetiku,   z  které   je   patrný   způsob   jejich   vzniku   a   která   může   být   využita   v  rámci   architektonického  záměru.   V   případě   některých   materiálů   není   další   plnohodnotné   využití   recyklovaného   odpadu   možné,   v  takovém  případě  se  používá  termín  downcycling40.  U  některých  materiálů  je  naopak  recyklace   výhodná   -­‐‑   u   kovů   je   zdrojem   asi  poloviny   zpracovávané   suroviny.   V  případě   plastů,   papíru   a   skla   je   recyklace   rovněž   dobře   technologicky   zvládnutá   a   ekonomicky   i   environmentálně   výhodná.   Získávání   energie   (energetická   recyklace).   Odpadová   politika   EU   omezuje   ukládání   odpadů   a   ukládání   na   skládky   je   považováno   za   dlouhodobě   neudržitelné,   nehledě   na   environmentální   důsledky.  Podstatou  energetické  recyklace  je  využití  tepelné  energie  při  spalování  materiálového   odpadu  organického  původu.  Tento  proces  anuluje  pozitivní  efekt  ukládání  oxidu  uhličitého  do   obnovitelných   materiálů,   je   ale   obvykle   výhodnější   než   skládkování,   při   kterém   se   do   ovzduší   uvolňují  skleníkové  plyny,  např  metan.   Skládkování.   Pokud   nelze   materiál   na   konci   životního   cyklu   jinak   uplatnit,   je   zlikvidován   skládkováním.   Prostor   na   skládky   je   značně   omezen,   skládkování     s  sebou   proto   nese   vysoké   náklady   a   má   negativní   vliv   na   tvář   krajiny.   V  případě   nesprávného   provedení   může   vyústit   v  znečištění   spodních   vod,   půdy   a   vzduchu.   V  ČR   je   omezováno   skládkování   bilogicky   rozložitelných   komunálních   odpadů   (tzv.   BRKO).   Tato   povinnost   vyplývá   ze   směrnic   EU   a   je   implementována  do  Plánu  odpadového  hospodářství  ČR.  

3.6.

Hodnocení  vlivu  materiálu  na  životní  prostředí  

Hodnocení   životního   cyklu   budov   je   velmi   komplexní   problematika.   V  celosvětovém   měřítku   existuje   řada   nástrojů,   které   se   hodnocením   životního   cyklu   zabývají,   např.   SBTool,   BREEAM,   LEnSE,  LEED,  GreenStar  nebo  CASBEE.  V  českém  prostředí  je  vyvíjen  systém  SBToolCZ,  který  je   založen   na   multikriteriálním   pojetí   pomocí   sady   kritérií.   Váhy   jednotlivých   kritérií   jsou   určeny   panelem  expertů.   Užitečným   nástrojem   je   online   nástroj   baubook.at,   který   vychází   z  katalogu   stavebních   prvků   Rakouského   institutu   pro   stavební   biologii   a   ekologii41.   Pomocí   tohoto   nástroje   lze   zhodnotit   varianty   konstrukčních   skladeb   z  hlediska   součinitele   prostupu   tepla,   objemové   hustoty,   PEI,   GWP100,  AP  a  tzv.  ekoindikátoru  OI3KON.     42

                                                                                                                40  Downcycling  je  termín  převzatý  z  angličtiny,  který  popisuje  opětovné  zpracování  materiálu,  při  kterém  dochází  k  snížení  jeho   hodnoty,  kvality  a  použitelnosti.  U  dřeva  může  být  příkladem  downcyclingu  v  prvním  cyklu  stavební  dřevo,  v  druhém  cyklu   dřevoštěpková  deska  a  v  třetím  cyklu  biomasa.   41

 Österreichisches  Institut  für  Baubiologie  und  Bauökologie,  www.ibo.at  

42

 Ökoindikator  OI3KON  =  1/3  OIPEIne  +  1/3  OIGWP  +  1/3  OIAP  

4

POUŽITÁ  LITERATURA  

Behne,  Adolf.  1927.  Neues  Wohnen  -­‐‑  neues  Bauen.  Leipzig  :  Hesse  &  Becker,  1927.   Berge,  Bjørn.  2009.  The  Ecology  of  Building  Materials.  Oxford  :  Architectural  Press,  2009.  ISBN:  978-­‐‑ 1-­‐‑85617-­‐‑537-­‐‑1.   CIB.  1999.  Agenda  21  pro  udržitelnou  výstavbu.  Rotterdam  :  CIB  Report  Publication,  1999.  ISBN:  90-­‐‑ 6363-­‐‑015-­‐‑8.   Copenhagen  Accord.  2009.  Copenhagen  Accord  -­‐‑  Advanced  unedited  version.  2009.   Daniels,  Klaus  a  Hammann,  Ralph  E.  2009.  Energy  Design  for  Tomorrow.  Stuttgart  :  Edition  Axel   Menges,  2009.  str.  368.  ISBN:  978-­‐‑3936681253.   Day,  Christopher.  2005.  Duch  a  místo.  Brno  :  ERA  vydavatelství,  2005.  ISBN:  80-­‐‑86517-­‐‑95-­‐‑0.   European  Commission.  European  Commission:  Sustainable  Development.  European  Commission.   [Online]  [Citace:  04.  srpen  2010.]  http://ec.europa.eu/sustainable.   Evropská   agentura   pro   životní   prostředí.   Bilogická   rozmanitost.   Evropská   agentura   pro   životní   prostředí.  [Online]  www.eea.europa.eu.   —.   Odpad   a   surovinové   zdroje.   Evropská   agentura   pro   životní   prostředí.   [Online]   www.eea.europa.eu.   Fondation   Le   Corbusier/Works.   Fondation   Le   Corbusier.   [Online]   [Citace:   23.   červenec   2010.]   www.fondationlecorbusier.fr.   Harri,   Hakaste.   2008.   The   climate   is   changing,   but   what   is   the   architect'ʹs   response?   Arkkitehti.   2008,  1.   Hawthorne,   Christopher.   2001.   The   Case   for   a   Green   Aesthetic:   Sustainability   needs   star   architects,   media   coverage,   and   a   few   great   buildings.   Metropolis.   [Online]   10   2001.   www.metropolismag.com.   Hegger,   Manfred,   a   další.   2006.   Construction   Materials   Manual.   Basel,   Switzerland  :   Birkhäuser,   2006.  ISBN-­‐‑10:  3-­‐‑7643-­‐‑7570-­‐‑1.   Hegger,  Manfred,  a  další.  2008.  Energy  Manual:  Sustainable  Architecture.  Basel  :  Birkhäuser,  2008.   ISBN:  978-­‐‑3-­‐‑7643-­‐‑8830-­‐‑0.   Chybík,   Josef.   2009.   Přírodní   stavební   materiály.   Praha  :   Grada   Publishing,   2009.   str.   272.   ISBN:   978-­‐‑80-­‐‑247-­‐‑2532-­‐‑1.   Jokl,  Miloslav.  2002.  Zdravé  obytné  a  pracovní  prostředí.  Praha  :  Academia,  2002.  str.  280.  ISBN:  80-­‐‑ 200-­‐‑0928-­‐‑0.   OECD.   2003.   Environmentally   Sustainable   Buildings:   Challenges   and   Policies   -­‐‑   Policy   Brief.   Paris  :   OECD  Observer,  2003.   Sassi,   Paola.   2006.   Strategies   for   Sustainable   Architecture.   Abingdon  :   Taylor   &   Francis,   2006.   str.   312.  ISBN:  978-­‐‑0415341424.   Schleger,   Eduard,   a   další.   2008.   Zdraví   a   krása.   Přírodní   materiály   a   zdravé   stavby.   Praha  :   Vydavatelství  ČVUT,  2008.   United   States   Environmental   Protection   Agency.   2001.   Healthy   Buildings,   Healthy   People   -­‐‑   A   Vision  for  the  21st  Century.  místo  neznámé  :  EPA,  2001.  EPA  402-­‐‑K-­‐‑01-­‐‑003.   —.   Volatile   Organic   Compounds   (VOCs).   An   Introduction   to   Indoor   Air   Quality.   [Online]   http://www.epa.gov/iaq/voc.html.  

5

STUDIJNÍ  LITERATURA  

Hegger,  Manfred,  a  další.  2008.  Energy  Manual:  Sustainable  Architecture.  Basel  :  Birkhäuser,  2008.   ISBN:  978-­‐‑3-­‐‑7643-­‐‑8830-­‐‑0:  strana  146  –  175  (Materials)   Hegger,   Manfred,   a   další.   2006.   Construction   Materials   Manual.   Basel,   Switzerland  :   Birkhäuser,   2006.  ISBN-­‐‑10:  3-­‐‑7643-­‐‑7570-­‐‑1:  strana  98  –  101  (Life  Cycle  Assessments)