PŘÍRODNÍ MATERIÁLY V ARCHITEKTUŘE

České vysoké učení technické v Praze Fakulta architektury 15128 Ústav navrhování II. Ing. arch. Dalibor Hlaváček

PŘÍRODNÍ MATERIÁLY V ARCHITEKTUŘE Doktorský studijní program: Architektura a urbanismus Studijní obor: Pozemní stavitelství a architektura Školitel: doc. Ing. arch. Eduard Schleger Dizertace k získání akademického titulu ʺdoktorʺ, ve zkratce ʺPh.D.ʺ Praha, září 2010

Rád bych na tomto místě upřímně poděkoval všem, kteří mě podporovali při realizaci této dizertační práce a bez jejichž přispění by tato práce nikdy nevznikla. Především bych rád poděkoval mému školiteli, doc. Ing. arch. Eduardovi Schlegerovi, za trpělivé vedení a podporu v průběhu celého doktorského studia, prof. Ing. arch. Zdeňkovi Zavřelovi za to, že mi umožnil se systematicky věnovat tématu udržitelného rozvoje, mému dědovi prof. Ing. arch. Emilovi Hlaváčkovi, DrSc. za cenné rady, mé rodině za trpělivost s kterou na tuto práci čekali a mé ženě Janě za to, co slovy vyjádřit nelze.

Prohlašuji, že jsem dizertační práci na téma „Přírodní materiály v architektuře“ vypracoval samostatně s použitím uvedených pramenů a literatury. Ing. arch. Dalibor Hlaváček Praha, září 2010

Think global, act local. Buckminster Fuller

OBSAH 1

VIZE

9

2

CÍLE DIZERTAČNÍ PRÁCE

11

3

MOTIVACE AUTORA

13

4

STAV PROBLEMATIKY 4.1 Udržitelný rozvoj 4.1.1 Obecné souvislosti 4.1.2 Problémy životního prostředí 4.1.3 Skleníkový efekt 4.1.4 Historie trvale udržitelného rozvoje 4.1.5 Trvale udržitelný rozvoj v EU a České republice 4.2 Udržitelná výstavba budov 4.2.1 Stavebnictví 4.2.2 Stavební materiály 4.3 Materiály v architektuře 4.3.1 Stavební materiál v moderní architektuře 4.3.2 Materiály a smysly 4.3.3 Materiály a zdraví 4.4 Role architekta v procesu navrhování

17 18 18 18 21 24 27 28 28 29 31 31 37 40 41

5

MATERIÁLY A ČLOVĚK 5.1 Materiály a člověk 5.2 Smyslové vnímání materiálů 5.2.1 Hmat 5.2.2 Sluch 5.2.3 Zrak 5.2.4 Chuť 5.2.5 Čich 5.3 Materiály a zdraví 5.3.1 Zabezpečení kvality vzduchu v interiéru 5.3.2 Vzduch a hygiena prostředí 5.3.3 Radon 5.3.4 Statická elektřina 5.3.5 Elektrointové mikroklima 5.3.6 Psychické mikroklima

45 45 45 46 47 49 52 52 53 53 53 56 57 57 58

6

MATERIÁL A ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ 6.1 Vliv materiálů na životní prostředí 6.1.1 Surovinové zdroje 6.1.2 Energetické zdroje 6.1.3 Emise a jiné negativní vlivy na životní prostředí 6.2 Životní cyklus 6.2.1 Získávání surovin a výroba materiálu 6.2.2 Návrh a výstavba 6.2.3 Užívání 6.2.4 Recyklace a likvidace 6.3 Hodnocení vlivu materiálu na životní prostředí 6.3.1 Analýza materiálových toků (MIPS) 6.3.2 Hodnocení životního cyklu (LCA) 6.3.3 Nástroje hodnocení

59 59 60 61 63 65 65 67 68 68 70 70 70 71

7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7

TRAVINY A VLÁKNA ROSTLIN. A ŽIVOČIŠ. PŮVODU Ovčí vlna Rákos Konopí Len Sláma Živá vegetace Zhodnocení

73 74 74 75 75 77 79 81

8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7

HLÍNA A HLINĚNÉ MATERIÁLY Úvod do problematiky stavění z hlíny Historie hlíny v architektuře Suroviny a zdroje Vlastnosti hlíny Technologie stavění Poruchy a ochrana hliněných konstrukcí Zhodnocení

83 83 85 87 88 90 95 95

9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7

DŘEVO A MATERIÁLY NA BÁZI DŘEVA Úvod do problematiky stavění ze dřeva Historie dřeva v architektuře Suroviny a zdroje Vlastnosti dřeva Technologie stavění Poruchy a ochrana dřevěných konstrukcí Zhodnocení

97 97 100 102 105 107 113 117

10 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7

KÁMEN Úvod do problematiky stavění z kamene Historie kamene v architektuře Suroviny a zdroje Vlastnosti kamene Technologie stavění Poruchy a ochrana kamenných konstrukcí Zhodnocení

119 119 121 123 125 127 128 129

11

ZÁVĚR A PŘEDPOKLÁDANÝ PŘÍNOS PRÁCE

131

12

SUMMARY

135

13

POUŽITÁ LITERATURA

137

8

9

Přírodní materiály v architektuře → vize

8


1 VIZE „The flatness of today’s standard construction is strenghtened by a weakened sense of materiality. Natural materials – stone, brick, wood ‐ allow our vision to penetrate their surfaces and enable us to become convinced of the veracity of the matter”.1 Výběr stavebních materiálů má zásadní vliv na chování budovy a její vnímání člověkem. Dnešní doba nabízí architektovi bezprecedentní výběr materiálů, který již není odvislý od lokality, jako za dob našich předků. Pestré používání různorodých materiálů, jejich vědomě nestandardní použití a půjčování materiálů z jiných průmyslových odvětví se stává uznávaným tvůrčím nástrojem architekta ‐ less is bore2. Důraz na vizuální složku architektonického prožitku v kombinaci se standardizací stavebních prvků nevyhnutelně vede ke ztrátě hmatovosti, měřítka a pocitovosti architektury. Řečeno s Juhani Pallasmou, domy se staly obrazem, odděleným od existenciální hloubky a opravdovosti. Stavebnictví a jím realizované vystavěné prostředí se v EU podílí na 40% celkové spotřebě energie a na 40% veškerého odpadu vyprodukovaného člověkem. Současně je odpovědné za přibližně 30% emisí CO2. Vzhledem k faktu, že se významnou měrou podílí na globální spotřebě energie a surovin, je nezbytné zabývat se problematikou udržitelného rozvoje v tomto odvětví lidské činnosti. 1

(Pallasmaa, 2005)

2

Parodie Roberta Venturiho na výrok Mies van der Rohe „Less is more“

9


1‐1: Blue marble. Foto: Robert Simmon, Reto Stockli. Zdroj: earthobservatory.nasa.gov

V roce 2002 NASA vytvořila Blue Marble, nejpodrobnější barevné zobrazení Země, které bylo do té doby vytvořeno. Maximální rozlišení činilo 1km / pixel. Cílem bylo „zkoumat, objevovat a rozumět světu ve kterém žijeme z jedinečného pohledu z vesmíru a sdílet tento nově získaný úhel pohledu s veřejností“3.

3

(NASA, 2010)

10

Přírodní materiály v architektuře → cíle dizertační práce

2 CÍLE DIZERTAČNÍ PRÁCE Cílem dizertační práce je utřídění kritérií výběru materiálů v architektuře a jasné formulování vlastní pozice v této problematice. Jedná se o kritický pohled na způsob výběru stavebních materiálů z hlediska vlivu materiálu na člověka a životní prostředí a formulování žádoucího směru vývoje. Dizertační práce je určena především pro potřeby architektů a studentů architektury jako pomůcka pro rozhodování v procesu navrhování budov. Vzhledem k tomu, že autor vnímá jako klíčovou multismyslovou kvalitu budovy (2‐1, 2‐2), její šetrnost k životnímu prostředí (2‐3, 2‐4) a kvalitní vnitřní prostředí budov, je rozsah práce zaměřen na přírodní stavební materiály, u kterých se takovéto kvality předpokládají. Uplatnění přírodních materiálů má v našem kulturním okruhu tradici, která s nástupem průmyslové revoluce postupně vymizela. Cílem této práce je ověřit, zda lze oprostit přírodní materiály od jejich stigmatu rurální architektury a zda pro ně lze nalézt uplatnění v současné moderní architektuře. Tento text prezentuje znalosti doktoranda z oblasti vlivu materiálu na člověka a na životní prostředí a na základě poznatků získaných během doktorského studia a vlastní projekční a pedagogické praxe definuje základní požadavky na výběr stavebních materiálů z pohledu architekta.

11

Přírodní materiály v architektuře → cíle dizertační práce

2‐1: Polní kaple Bruder Klaus. Wachendorf, Německo. Autor: Peter Zumthor.

2‐2: Koshino house. Kyoto, Japonsko. Autor: Tadao Ando.

2‐3: Bytový dům Mühlweg. Vídeň, Německo. Autor: Hermann Kaufmann.

2‐4: Fablab House. Madrid, Španělsko. Autor: Institute for advanced architecture of Catalonia

12

Přírodní materiály v architektuře → motivace autora

3 MOTIVACE AUTORA a) Již v roce 1968 publikoval Buckminster Fuller knihu Operating Manual for Spaceship Earth4, kde předkládá globální pohled na konečný prostor naší planety Spaceship Earth. Přestože se přístup ke konceptu rovnováhy mezi zdroji a spotřebou v průběhu doby jistě měnil, základní filozofie je stále více aktuální5. Koncem minulého století začaly být principy udržitelnosti stále více uplatňovány i v České republice. Budoucnost evidentně spočívá v komplexnímu pohledu na budovu, kde bude brán v úvahu celý její životní cyklus z hlediska všech tří pilířů udržitelnosti – sociálního, ekonomického a vlivu na životní prostředí. Většina projekčních kanceláří ale prozatím nemá s tímto přístupem velké zkušenosti. „Udržitelnost“ je proto často redukována na stavebně technická opatření v podobě úspor energie potřebné k vytápění nebo ohřevu teplé užitkové vody. Tento přístup je lákavý, je realizovatelný současnými ověřenými technologiemi a už v dnešní době je ekonomicky atraktivní a s rostoucími cenami energie bude čím dál tím přitažlivější. původní vydání 1968, nově vydáno např. Fuller, Buckminster. 2008. Operating Manual for Spaceship Earth. Baden: Lars Müller Publishers, 2008.

4

5 Wherefore living only on our energy savings by burning the fossil fuels which took billions of years to impound from the sun or living on our capital by burning up our Earth’s atoms is lethally ignorant and also utterly irresponsible to our coming generations and their forward days. ... If we do not comprehend and realize our potential ability to support all life forever we are cosmicly bankrupt. (Fuller, 2008 p. 94)

13


3‐1: a) Disney Concert Hall, Autor: Frank Gehry, Foto: Carol Higsmith b) Centre Pompidou, Autor: Gianfranco Franchini, Renzo Piano, Richard Rogers, Foto: Martin Rosa c) Polyfunkční dům Cheese House, Autor: Viktor Šabík, Martin Šumichrast d) Obytný „Blok 16“, Autor: René van Zuuk, Foto: Dalibor Hlaváček

14


Další aspekty udržitelnosti, včetně použití stavebních materiálů zůstávají v pozadí a jejich vliv na projekční proces je značně redukován. Úskalí lze rovněž spatřovat v příliš jednostranném přístupu, kdy je téma udržitelnosti nadřazováno ostatním aspektům architektonické tvorby (3‐2). Jak ale 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.6 Před architektem proto stojí nelehký úkol, začlenit téma udržitelnosti v celé své šíři do procesu integrálního architektonického navrhování jako jednu z jeho dílčích složek. b) V posledních 30ti letech v architektuře výrazným způsobem dominuje její vizuální kvalita (3‐1). Středem zájmu již není prostorový zážitek, ale úderný a zapamatovatelný obraz – architektura přebírá strategie reklamního průmyslu (3‐4). K tomuto fenoménu výrazně přispívá fotografie a novodobé technologie – výpočetní technika, internet, mobilní telefony, 3D zobrazování. Architektura se stává všudypřítomným obrazem, konzument je zaplaven klipovými obrázkovými knížkami kde lze jen stěží nalézt podrobnou dokumentaci o budově, internetovými architektonickými servery a online průvodci. Student architektury domy často poznává prostřednictvím těchto obrazů a tuto plošnost zpětně převádí do svých projektů. Prezentace architektonického projektu tento přístup přebírá. Klientovi i architektům samotným jsou předkládány dokonalé 2D výřezy skutečnosti – fotorealistické vizualizace (3‐5), 3D zobrazování začíná být aktuálním tématem. Předvádění a návrh pomocí fyzického modelu se stává raritou díky své časové a finanční náročnosti (3‐3). Prchavost a ztrátu pravdivosti současné architektury podporuje i použití materiálů. Nástup nových, průmyslově vyráběných materiálů nabízí netušené aplikace i když dlouhodobá zkušenost s jejich používáním často chybí. Fascinace těmito materiály v kombinaci s generováním nových architektonických forem způsobuje odklon od přírodních materiálů. Přírodní materiály nám přitom umožňují „proniknout pod svůj povrch a přesvědčit nás o pravdivosti hmoty“7. Krása a citový náboj přírodních materiálů je unikátní. Zatímco průmyslově vyráběné materiály mají tendenci k precizní nestárnoucí dokonalosti8, přírodní materiály přirozeně vyjadřují proces stárnutí a faktor času vytváří další kvalitu architektonizovaného prostoru.

6

(Day, 2005)

7

(Pallasmaa, 2005)

Juhanni Pallasmaa ve své eseji The Eyes of the Skin tuto touhu po dokonalosti dává do souvislosti s naším strachem ze smrti.

8

15


3‐2: Domy chráněné zemí, Jižní Chlum. Zdroj: zelenebydleni.eu

3‐4: Zentrum für Kunst und Medientechnologie, OMA. Zdroj: oma.nl

3‐5: Viladomy Masarykova. Vizualizace. Zdroj: neovisual.cz

3‐3: Součást práce ateliéru RPBW je ověřování návrhu na fyzických modelech od malých měřítek až k měřítku 1:1. High Museum of Art. Atlanta, USA. Model fasády v měřítku 1:8. Autor: RPBW. Model a foto: Dalibor Hlaváček

16

Přírodní materiály v architektuře → stav problematiky

4 STAV PROBLEMATIKY Přístup k problematice přírodních materiálů a materiálů obecně lze nejlépe ilustrovat na stavu informačních zdrojů, které jsou v současné době k dispozici. Ty bychom mohli rozdělit na tři oblasti: Technické vlastnosti materiálů – tyto informační zdroje poskytují ucelené informace o konstrukčních a fyzikálních vlastnostech materiálů, vysvětlují jejich původ, výrobu a možné aplikace. Většinou jsou strukturované do skupin podle typu materiálu. Smyslové vlastnosti materiálů – jedná se z velké části o zdroje, které se zabývají působením materiálu na naše smysly. Vzhledem k tomu, že v dnešní civilizaci jednoznačně převládá význam zraku, jsou převážně zaměřeny na vizuální složku materiálu, zabývají se jeho povrchem. Vliv materiálu na životní prostředí a zdraví – tyto zdroje uvažují o materiálu z pohledu jeho vlivu na životní prostředí a zdraví člověka, zabývají se jeho trvanlivostí a recyklovatelností. Jedná se o pohled nejmladší, který je středem zájmu až v posledních letech. Pokud ale uvažujeme v intencích integrálního návrhu, neboť „architekturu je třeba koncipovat ‐ s ohledem na veškeré její funkce ‐ jako jediný celekʺ9, jen stěží nacházíme komplexní pojednání o materiálech, které by se jimi zabývalo ze všech 9

(Moholy‐Nagy, 2002 str. 199)

17


výše zmíněných pohledů. Snad nejblíže tomuto komplexnímu pojetí je publikace Construction Materials Manual10. Jedná se chvályhodný, nicméně nekonzistentní počin, kdy je hlavní pozornost věnována opět technickým vlastnostem materiálů a na ostatní aspekty není kladen adekvátní důraz.

4.1 4.1.1

Udržitelný rozvoj Obecné souvislosti

Ve 21. století stojí lidstvo na Zemi před mnoha výzvami, které pramení z předpokládaného nárůstu počtu obyvatel na 10 miliard do konce roku 205011 (4‐1). Jednou z nich je zajištění stabilních a udržitelných zdrojů energie, aby byly pokryty vzrůstající energetické nároky lidské populace – ty jsou v současné době kryty z převážné části z neobnovitelných zdrojů – ropy, zemního plynu, uhlí a uranu. Je evidentní, že vyčerpávání cenných neobnovitelných přírodních zdrojů pouze pro získávání energie je z pohledu příštích generací sporné, nehledě na vedlejší účinky spojené s využíváním fosilních paliv. Další potenciální hrozbu pro životní prostředí vytváří nepoměr mezi rozvinutými a rozvojovými zeměmi. Zatímco Severní Amerika vlastní 34% světového bohatství, Evropa 30% a bohatá část Asie – Oceánie 24%, zbytek světa sdílí zbývajících 12%12. 1,1 miliardy lidí nemá přístup k nezávadné pitné vodě a 2,4 miliardy k adekvátnímu hygienickému zázemí13. Růst populace a zvyšování úrovně blahobytu bude vyžadovat větší množství zdrojů, produkovat více odpadu a klást větší nároky na životní prostředí ve formě klimatických změn, znečištění, odlesňování, ničení biotopů a vyčerpávání přírodních zdrojů. Principy udržitelnosti mají za cíl tyto problémy degradace přírodního prostředí, lidské rovnosti a kvality života řešit způsobem, který je udržitelný z environmentálního, ekonomického i sociálního pohledu. 4.1.2

Problémy životního prostředí

Zvyšující se počet obyvatel na Zemi a jejich snaha o zlepšení životní úrovně vyvíjí enormní tlak na životní prostředí. V této souvislosti můžeme definovat klíčové problémy životního prostředí: klimatické změny → rámcová úmluva OSN o změnách klimatu14 definuje klimatické změny jako „změny klimatu, které jsou přímým nebo nepřímým důsledkem lidské činnosti měnící složení zemské atmosféry, a které nespadají pod jiné přírodní výkyvy klimatu pozorované po srovnatelně dlouhé časové období“. Klimatické změny se projevují řadou způsobů, včetně zvyšování průměrných teplot, změn ve vzorcích dešťových srážek, nevyzpytatelných vzorců počasí nebo

10

(Hegger, a další, 2006)

11

(United Nations, 2004)

12

(Davies, a další, 2007 str. 8)

13

(Sassi, 2006 str. 6)

14

United Nations Framework Convention on Climate Change

18


zvyšování hladiny světových moří a oceánů, které je způsobeno táním ledovců a polárních ledových příkrovů.15 znečištění → znečištění životního prostředí v souvislosti s lidskými aktivitami ‐ využíváním fosilních paliv, průmyslové činnosti a zemědělství – má negativní vliv na lidské zdraví a biodiverzitu. úbytek stratosférického ozónu → vrstva stratosférického ozónu leží ve výškách 10 – 40 km a zachycuje většinu ultrafialového záření UV‐B přicházejícího od slunce. Úbytek ozónu je způsoben působením sloučenin chloru a bromu, které vznikají důsledkem lidské činnosti. Ztenčení ozónové vrstvy se projevuje zvýšenými hodnotami UV záření na úrovni zemského povrchu, které nepříznivě ovlivňují vodní a zemní ekosystémy, potravinový řetězec a lidské zdraví. Mezi negativní vlivy na lidské zdraví řadíme např. rakovinu kůže, šedý zákal nebo poškození imunitního systému.16 zdroje → dochází k postupnému vyčerpávání neobnovitelných přírodních zdrojů. Předpokládané zásoby dle BP: zemní plyn 66 let, uhlí 180 let, ropa 45 let. U některých obnovitelných přírodních zdrojů, např. dřeva, dochází k nadměrné těžbě. voda – kvalita a kvantita → neudržitelné nakládání s vodními zdroji17 způsobilo kritický nedostatek vody v některých oblastech světa, jedna pětina lidstva nemá přístup k nezávadné pitné vodě a rozdíl mezi zásobami vody a její spotřebou se neustále prohlubuje (4‐2). Kvalita vody je negativně ovlivňována lidskou činností, především působením hnojiv a pesticidů. odlesňování → k odlesňování dochází z mnoha důvodů – dřevo nebo dřevěné uhlí je prodáváno jako palivo nebo komodita, odlesněná půda je využívána jako pastva, plantáž nebo je osídlena. Odstraňování lesních porostů bez následného znovuzalesnění způsobuje narušení přirozených biotopů, ztrátu biodiverzity a vysušování půd. Má negativní vliv na odolnost půdy proti erozi. Odlesňování, především v tropických oblastech, významným způsobem přispívá k emisím CO2.18 degradace půd → urbanizace, výstavba, těžba, konflikty, zemědělství a odlesňování jsou příčinou degradace půd19. Problém degradace půd sahá od eroze a kontaminace vrchní vrstvy půdy po nadměrné čerpání a kontaminaci spodních vod, může způsobovat poškození přirozených biotopů a snižovat úrodnost půd, změna infiltrační kapacity zvyšuje riziko povodní. Ztráta úrodné půdy snižuje lokální zemědělskou produkci, unášená erodovaná půda způsobuje vážné škody ve vodohospodářství. 15

(UNHCR, 2008)

16

(Velders, a další)

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)

17

Dle IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) se odlesňování podílí až na 20% antropogenních emisí CO2, aktualizované výpočty (van der Werf, a další, Nature Geoscience, 2009) uvádějí 12%. Odlesňování je druhým největším zdrojem antropogenních emisí CO2.

18

12% plochy půd v Evropě bylo zasaženo vodní erozí, 4% větrnou erozí. Zdroj: (van den Born, a další, 2000)

19

19


4‐1: Odhadovaný růst světové populace do roku 2300. Zdroj: World Population to 2300, UN Report 2004

4‐2: Poměr mezi odčerpávánou vodou a zásobami vody v procentech. Zdroj: Food and Agriculture Organization of the United Nations / Aquastat

4‐3: Podíl zpracovávání odpadu na emisích skleníkových plynů. Zdroj: UNEP/GRID‐Arendal

20


odpad → světové hospodářství je založené na vysoké spotřebě surovin20. V členských zemích EEA21 vzniká každý rok 4 tuny odpadu na jednoho obyvatele, každý evropský občan vyprodukuje ročně 520 kg komunálního odpadu. Likvidace odpadů může mít řadu dopadů na životní prostředí, včetně emisí do ovzduší, povrchových i podzemních vod. Odpad zároveň představuje ztrátu přírodních zdrojů. Nakládání s odpady je zdrojem skleníkových plynů, především metanu a přispívá ke globálním klimatickým změnám (4‐3). biodiverzita22 → ztráta biodiverzity snižuje různorodost biologických druhů, způsobuje snižování množství druhů a naopak zvýšení výskytu některých druhů, které ztratily přirozené nepřátele. Působení člověka na životní prostředí mělo za následek rapidní redukci biodiverzity včetně biodiverzity genetické. „Hlavními příčinami jsou změny, které zasahují přírodní stanoviště. Tyto změny jsou vyvolány systémy intenzivního zemědělství, výstavbou, důlní činností, nadměrným využíváním lesů, oceánů, řek, jezer a půdy, příchodem cizích rostlinných a živočišných druhů, znečištěním a stále více také globální změnou klimatu.”23 populace → lidská populace konstantně roste od období černé smrti okolo roku 1400. Dle Spojených Národů dosáhne lidská populace na Zemi v roce 2011 7 miliard a v roce 2100 dle různých scénářů 5.5, 9.1 nebo 14 miliard.24 Rozvinuté země s méně než čtvrtinou světové populace produkují 85% hrubého světového produktu a spotřebovávají většinu surovin25 ‐ očekávané zvyšování životní úrovně rozvojových zemí bude představovat závažnou hrozbu pro životní prostředí. 4.1.3

Skleníkový efekt

Problematika dostupnosti fosilních paliv bývá zastíněna debatou nad jejich rolí v probíhajících klimatických změnách. V této debatě vznikly dva protichůdné tábory. První je soustředěn okolo Mezinárodního panelu pro změnu klimatu (IPCC)26 a je přesvědčen, že současné klimatické změny jsou důsledkem vzestupu koncentrací CO2 (4‐5) v atmosféře. Druhý tábor zastává názor, že změny klimatu jsou přirozené a jsou důsledkem vzrůstající sluneční aktivity. 20 V zemích EU‐15 se ročně na osobu spotřebuje 15–16 tun surovin, největší podíl na spotřebě mají stavební

materiály, následují fosilní paliva a biomasa. Nejvíce komunálního odpadu se v EU stále odváží na skládky (45 %), ale stále větší část se recykluje či kompostuje (37 %) nebo spaluje s využitím energie (18 %). 21

EEA – European Environment Agency

22 Světový fond ochrany přírody definoval v roce 1989 biodiverzitu jako „bohatství života na Zemi, miliony

rostlin, živočichů a mikroorganismů, včetně genů, které obsahují, a složité ekosystémy, které vytvářejí životní prostředí“ 23

(Evropská agentura pro životní prostředí)

24

(United Nations, 2004)

25

(IAP)

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) byl založen Světovou meteorologickou organizací OSN (WMO) a programem OSN pro životní prostředí (UNEP) v roce 1988 jako vědecký orgán pro vyhodnocování rizik souvisejících se změnou klimatu. Zpracovává hodnotící zprávy, které jsou podkladem pro smluvní strany Rámcové úmluvy OSN o klimatických změnách (United Nations Framework Convention on Climate Changes, UNFCCC)

26

21


4‐4: Rozložení světové populace podle výše příjmu. Zdroj: Světová banka.

4‐5: Atmosferické koncentrace CO2 během posledních 10 000 let. Zdroj IPCC.

4‐6: emise CO2 (v tunách na osobu) v roce 2002

22


V průběhu historie Země je patrné střídání chladnějších období (doba ledová) s teplejšími (doba meziledová). V současnosti se nacházíme v době meziledové, která má oproti době ledové zpravidla kratší průběh. Dle výpočtů Niels Bohr Institute27 jsou náhlé změny teplot o 7 – 10 K každých 1500 let přirozenou součástí výkyvů klimatického systému. Dosavadních výzkumy zatím neprokázaly zřejmou korelaci vzrůstu teplot se vzrůstem koncentrací CO2 v atmosféře a odpůrci teorie vztahu koncentrace CO2 a globálního oteplování v této souvislosti přičítají hlavní roli právě vzrůstající sluneční aktivitě.28 Na druhé straně Mezinárodní panel pro změnu klimatu (IPCC) v Hodnotící zprávě z roku 2007 (AR4)29 uvádí, že globální zvyšování teploty z 90% souvisí s lidskou činností. Vyvozuje, že vzestup teploty zemského povrchu je důsledkem zvýšené koncentrace skleníkových plynů v atmosféře (především CO2 a metanu), která je způsobena lidskou činností jako odlesňování, spalování fosilních paliv a zemědělství. Lidská populace v současné době činí cca 6,7 miliardy a produkuje ročně 2.4 miliard tun CO2 (4‐6). Mezi lety 1800 a 2002 se koncentrace CO2 zvýšila z 280ppm30 na 350ppm, teplota se ve stejném období zvýšila o 0.8 K. Zvyšování teploty zemského povrchu má za následek tání ledovců, ústup sněhové pokrývky a zvyšování hladiny moří.31 32 Novodobé výzkumy ukazují, že za posledních 150 let měla sluneční aktivita souvislost s povrchovou teplotou Země po prvních 120 let, ale posledních 30 let se křivky sluneční aktivity a povrchové teploty významně rozchází.33 Jako reakci na poznatky IPCC stanoví Copenhagen Accord dlouhodobý cíl snížení emisí skleníkových plynů tak, aby nestoupla teplota Země o více než o 2°C34. Výzkumy naznačují, že pro dosažení tohoto cíle je nutné snížit emise CO2 na 10 Gt/a do roku 2050, jinými slovy na 1 t CO2 na osobu ročně35. Autor tohoto textu se necítí být kompetentní k stanovení, zda lidská činnost je či není příčinou globálních klimatických změn. Z výše uvedeného je ale zřejmé, že lidská činnost negativní vliv na stav životního prostředí má. Globální snaha o snížení emisí skleníkových plynů má proto velký význam z pohledu změny přístupu k efektivitě staveb a technologií, energetickým ztrátám a využití obnovitelných zdrojů. Jedním z cílů by mělo být zachování neobnovitelných 27 Niels Bohr Institute (www.nbi.ku.dk) je světově uznávaná výzkumná instituce v rámci Kodaňské university, zabývá se astronomií, geofyzikou, nanotechnologiemi, jadernou fyzikou, kvantovou mechanikou a biofyzikou. 28 např. Scafetta, N., West B., J., Phenomenological reconstructions of the solar signature in the Northern Hemisphere surface temperature records since 1600, Journal of Geophysical Research, 2007. Autoři uvádějí, že sluneční aktivita přispěla ke globálnímu oteplování z více než 50% od roku 1900. 29

(IPCC, 2007)

30

ppm – parts per million, je výrazem pro jednu miliontinu celku. 1% = 10 000 ppm, 1‰ = 1000 ppm

Změna teploty o 0.6 K (± 0.2 K) v 20. století způsobila zvýšení hladiny oceánů o 1 – 2mm za rok. (Daniels, a další, 2009) 31

32

(Daniels, a další, 2009 str. 18)

„...according to our latest knowledge on the variations of the solar magnetic field, the significant increase in the Earth’s temperature since 1980 is indeed to be ascribed to the greenhouse effect caused by carbon dioxide.ʺ (Max Planck Institute, 2004)

33

34

(Copenhagen Accord, 2009)

35

(Daniels, a další, 2009 str. 23)

23


surovin pro příští generace v duchu definice udržitelného rozvoje, „který uspokojuje potřeby současnosti, aniž by omezoval možnosti budoucích generací uspokojovat jejich vlastní potřeby“. 4.1.4

Historie trvale udržitelného rozvoje

Na počátku šedesátých let 20. století se v mnoha zemích světa začaly projevovat vážné problémy se stavem životního prostředí. Významným příspěvkem do počínající debaty o životním prostředí byla kniha Rachel Carson Mlčící jaro36 z roku 1962, která je považována za jeden z impulzů ke vzniku hnutí za ochranu životního prostředí. Bezprostředním podnětem pro tuto knihu byl prý dopis od přítelkyně autorky, který popisoval zkázu v ptačí rezervaci v důsledku postřiků pesticidy. Rachel Carson v této knize na základě podkladů, které shromáždila ve spolupráci s americkými biology, entomology, toxikology a dalšími vědci, upozorňuje na rizika syntetických chemikálií jako jsou DDT, toxafen, dieldrin, heptachor a další37. Kniha připoutala v USA i dalších zemích zájem veřejnosti k problémům ničení životního prostředí a symbolicky odstartovala proces za jeho záchranu. Vzniklo mnoho institucí specializovaných na problematiku životního prostředí, např. U.S. Environmental Protection Agency (EPA)38. V roce 2001 byla ve Stockholmu podepsána úmluva připravená Programem OSN o eliminaci dvanácti nejvýznamnějších persistentních organických látek ‐ včetně pesticidů, na jejichž rizika spisovatelka upozornila.39 V roce 1968 bylo založeno sdružení významných osobností z různých zemí, které se zabývaly problematikou udržitelného rozvoje – Římský klub40. Zásadní význam měly publikace Meze růstu41 a Překročení mezí42, které toto sdružení vydalo. Meze růstu vydal tým vědců z MIT v roce 1972 pod vedením Donelly Meadows. Zpráva zveřejňovala výsledky počítačové simulace vývoje lidské populace a využívání přírodních zdrojů z které vyplývalo, že během 21. století dojde k významnému populačnímu pádu z důvodu znečištění, vyčerpání úrodnosti obdělávaných půd a nedostupnosti energetických zdrojů. Toto přelomové dílo bylo vydáno v době, kdy Amerika procházela obdobím prosperity, kdy byla kontrola dopadů průmyslové produkce na životní prostředí minimální a kdy povědomí o životním prostředí bylo na okraji zájmu společnosti. Kniha vzbudila debatu o kapacitách Země podporovat rostoucí hospodářský růst, která pokračuje dodnes. 36

původní vydání 1962, nově vydáno např. Carson, Rachel. 2002. Silent Spring. Boston: Mariner Books, 2002.

37

„The most alarming of all man’s assaults upon the environment is the contamination of air, earth, rivers and sea with dangerous and even lethal materials.”

38

www.epa.gov

39

(Šuta, 2007)

40

www.clubofrome.org

41

Meadows, Donella H. 1972. The Limits to Growth. Signet, 1972.

42

Meadows, Donella H. 1992. Beyond the Limits: Confronting Global Collapse, Envisioning a Sustainable Future. Chelsea Green, 1992.

24


Překročení mezí byla vydána autory Mezí růstu po dvaceti letech v roce 1992. Donella Meadows se svým teamem uvádí příklady a případové studie a nabízí 13 scénářů vývoje do roku 2100, z nichž některé vedou k udržitelnému životu. Ukázala, které faktory a jakým způsobem ovlivní celosvětové demograficko – ekonomické ukazatele a nastínila body, na základě kterých lze udržitelného života dosáhnout. Většina scénářů předpokládá významný pokles životní úrovně spojený s vyčerpáním zdrojů a znečištěním životního prostředí mezi lety 2020 a 2060. V roce 2004 vyšlo třetí pokračování Mezí růstu s podtitulem 30ti letý update43. V roce 1987 předložila Světová komise pro životní prostředí a rozvoj (WCED) na 42. zasedání Valného shromáždění OSN tzv. Brundtland report (podle Gro Harlem Brundtland ‐ předsedkyně Komise). Zpráva uvádí, že zátěž prostředí je přímo úměrná počtu lidí a hospodářskému růstu a definuje trvale udržitelný rozvoj jako „rozvoj, který uspokojuje potřeby současnosti, aniž by omezoval možnosti budoucích generací uspokojovat jejich vlastní potřeby“44. Koncepce udržitelného rozvoje hovoří o tom, že tato zdánlivě osudná závislost zátěže životního prostředí a hospodářského růstu není nevyhnutelná. Snížením ekologické náročnosti technologických postupů můžeme dosáhnout snížení spotřeby energie, materiálů i produkce odpadů a zároveň zvyšovat životní úroveň.45 V roce 1992 se za účasti 179 vlád konal Summit Země v Rio de Janeiro. Hlavními otázkami, kterými se summit zabýval byly: 

Systematický dohled nad průmyslovou výrobou, především pokud jde o produkci toxických složek a toxický odpad



Alternativní zdroje energie jako náhrada za fosilní paliva



Důraz na hromadnou dopravu za účelem omezení exhalací z automobilové dopravy, dopravního přetížení ve městech a zdravotních problémů vzniklých důsledkem znečištěného vzduchu a smogu



Zvyšující se nedostatek pitné vody

Cílem Summitu bylo definovat způsob jak dosáhnout udržitelného rozvoje v různých, zejména rozvojových, zemích a vyjasnit zda se podaří dosáhnout celosvětového konsenzu o změně klimatu a ochraně biodiverzity. Výsledkem summitu bylo několik zásadních dokumentů, mezi nejvýznamnější patří Agenda 21 a Rámcová úmluva OSN o změně klimatu.

43

Meadows, Donella H. 2004. The Limits to Growth – The 30‐Year Update. Chelsea Green, 2004

44

„development that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs.ʺ

45

First, if the problems of environmental degradation and of poverty, particularly in the Third World, are to be solved, a continued economic development is essential. Second, we must reconcile environmental protection with economic growth. There is a growing consensus, that this is perfectly possible and desirable. Third, there is also a great consensus, that the application of strict environmental standards is good for economic growth, as well as for the environment, and that they encourage innovation, promote inventiveness and efficiency, and generate employment. Fourth, to achieve the goals of sustainable development, good environment and decent standards of life for all involves a very large change in attitude.

25


Schválený programový dokument Agenda 21 byl komplexním plánem pro trvale udržitelný rozvoj. Jednalo se o strategický plán, jak sladit hospodářský a civilizační rozvoj s ochranou přírodních zdrojů a životního prostředí. Ambice dokumentu ale byly větší, než co byli jeho signatáři ochotni učinit a i po roce 2000 zůstaly výsledky této iniciativy nedostatečné. Cílem Rámcové úmluvy OSN o změně klimatu bylo „...stabilizovat atmosférické koncentrace skleníkových plynů na takové hladině, která předejde nebezpečnému antropogennímu narušení klimatického systémuʺ46. Taková hladina by měla být dosažena v čase dostatečném k zajištění: 

Přirozené adaptace ekosystémů na změnu klimatu



Stálé produkce potravin



Udržitelného hospodářského rozvoje

Úmluva vycházela z poznání, že klima planety Země je ohroženo zvyšující se koncentrací skleníkových plynů v atmosféře, zejména v důsledku spalování fosilních paliv a zavazovala strany k maximálnímu úsilí o redukci emisí. Konkrétní kvantifikovatelné závazky pro jednotlivé státy byly ale specifikovány až v Kjótském protokolu v roce 1997. V září 2002 byla na Summitu Země svolaným OSN do Johannesburgu ratifikována nová dohoda, která měla odpovědět na kritiku směřovanou k Agendě 21. Vyjadřovala zájem přítomných zástupců států o zachování přírodních zdrojů a biodiverzity47. V prosinci roku 2009 se v Kodani konala 2009 United Nations Climate Change Conference, známá též pod názvem Kodaňský summit. V rámci tohoto summitu měla být přijata nová mezinárodní smlouva o snižování emisí skleníkových plynů, která nahradí Kjótský protokol, který vyprší v roce 2012. Přes velké ambice se tento summit stal promarněnou příležitostí. Byl přijat pouze právně nezávazný dokument (Copenhagen Accord)48, který hovoří o dlouhodobém cíli snížení emisí skleníkových plynů tak, aby nestoupla teplota Země o více než o 2°C49 oproti stavu před průmyslovou revolucí a že rozvinuté země budou poskytovat rozvíjejícím se zemím adekvátní finanční pomoc, technologii a kapacity Článek 2 Úmluvy: The ultimate objective ... is to achieve ... stabilization of greenhouse gas concentrations in the atmosphere at a level that would prevent dangerous anthropogenic interference with the climate system. Such a level should be achieved within a time‐frame sufficient to allow ecosystems to adapt naturally to climate change, to ensure that food production is not threatened and to enable economic development to proceed in a sustainable manner. 46

United Nations Millenium Declaration: Prudence must be shown in the management of all living species and natural resources, in accordance with the precepts of sustainable development. Only in this way can the immeasurable riches provided to us by nature be preserved and passed on to our descendants. The current unsustainable patterns of production and consumption must be changed in the interest of our future welfare and that of our descendants. 47

48

(Copenhagen Accord, 2009)

„We underline that climate change is one of the greatest challenges of our time. We emphasise our strong political will to urgently combat climate change in accordance with the principle of common but differentiated responsibilities and respective capabilities. To achieve the ultimate objective of the Convention to stabilize greenhouse gas concentration in the atmosphere at a level that would prevent dangerous anthropogenic interference with the climate system, we shall, recognizing the scientific view that the increase in global temperature should be below 2 degrees Celsius, on the basis ofequity and in the context of sustainable development, enhance our long‐term cooperative action to combat climate change.“ 49

26


pro podporu realizace opatření v těchto zemích. Dále dokument uvádí, že se rozvinuté země zaváží o snížení emisí o 80% do roku 2050. Tento dokument byl vzat na vědomí, ale nebyl přijat. Další konference se bude konat v Mexiku v prosinci roku 2010. 4.1.5

Trvale udržitelný rozvoj v EU a České republice

Definice udržitelného rozvoje dle Evropského parlamentu je „zlepšování životní úrovně a blahobytu lidí v mezích kapacity ekosystémů při zachování přírodních hodnot a biologické rozmanitosti pro současné a příští generace.“ V červnu roku 2006 byl přijat Přezkum strategie EU pro udržitelný rozvoj50. Jedná se o zastřešující strategii jak uspokojit potřeby současnosti, aniž by byly omezen možnosti budoucích generací uspokojovat svoje vlastní potřeby. Zabývá se ekonomickými, environmentálními a sociálními otázkami a stanoví sedm klíčových oblastí:       

Změna klimatu a čistá energie Udržitelná doprava Udržitelná spotřeba a výroba Ochrana a řízení přírodních zdrojů Veřejné zdraví Sociální začlenění, demografie a migrace Celosvětová chudoba a problémy udržitelného rozvoje

V ČR nebyl před rokem 1989 princip trvale udržitelného rozvoje nijak zásadně zohledňován. V roce 1991 byl schválen zákon č.17/1992 Sb. o životním prostředí, který mimo jiné definuje trvale udržitelný rozvoj. V devadesátých letech dochází v rámci restrukturalizace průmyslu k omezení znečišťování vody a ovzduší. Od roku 1992 stoupá podíl obnovitelné energie na celkové spotřebě energie a v roce 2005 je schválen zákon č.180/2005 Sb. o podpoře využívání obnovitelných zdrojů energie.

4‐7: Emise CO2 v ČR (1990 ‐ 2007) podle sektorů. Zdroj: Český hydrometeorologický ústav

50

(Rada Evropské Unie, 2006)

27


4.2

Udržitelná výstavba budov

4.2.1

Stavebnictví

Stavebnictví hraje klíčovou roli v společensko ekonomickém rozvoji každé země. V Evropské unii tvoří stavebnictví 10 ‐ 12% hrubého národního produktu a s přibližně 30 milióny zaměstnanci je největším samostatným průmyslovým odvětvím. Stavebnictví a jím realizované vystavěné prostředí se v EU podílí na 40% celkové spotřebě energie a na 40% veškerého odpadu vyprodukovaného člověkem. Zároveň je odpovědné za zhruba 30% emisí CO2. Vzhledem k faktu, že se významnou měrou podílí na globální spotřebě energie a surovin, je otázka udržitelného rozvoje v tomto odvětví velmi důležitá. Udržitelnou budovu bychom mohli popsat jako budovu, která:     

Spotřebuje minimální množství energie a vody během svého života Efektivně využívá suroviny (materiály šetrné k životnímu prostředí, obnovitelné materiály, prodloužená životnost, demontovatelnost) Vytváří co nejméně odpadu a znečištění během svého života (trvanlivost, recyklovatelnost) Využívá co nejmenšího množství půdy a dobře zapadá do přirozeného životního prostředí Vytváří zdravé životní prostředí interiéru

Strategie udržitelné výstavby může být úspěšná pouze tehdy, pokud je alespoň do jisté míry kompatibilní s místním stavebním trhem, tradicí místního stavění, klimatem, kulturou a mírou rozvoje společnosti. Problematika udržitelné výstavby již nesouvisí pouze s technickými aspekty, ale i s otázkami sociálními a ekonomickými. Významnou roli hraje například hustota a demografická situace obyvatelstva, životní úroveň, geografie a přírodní rizika, dostupnost půdy a vody, výroba a dodávky energie, struktura stavebního sektoru nebo kvalita existujícího stavebního fondu. Stavebnictví je oproti ostatním průmyslovým odvětvím specifické dlouhou životností svých výrobků – staveb. S tím souvisí velká setrvačnost tohoto odvětví a nutnost změny koncepce s dostatečným předstihem. OECD51 (Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj) ve svém dokumentu „Environmentally sustainable buildings: Challenges and policies“ uvádí z hlediska dopadu stavebního průmyslu na životní prostředí jako klíčové tři body:  Snižování emisí CO2 v souvislosti se stavební činností  Minimalizace odpadu ze stavební činnosti a z demolic  Kvalita vnitřního prostředí především s ohledem na předcházení znečištění ovzduší v budovách

51 OECD (Organisation for Economic Co‐operation and Development) je mezivládní organizace 31 nejrozvinutějších států na světě, která koodinuje ekonomickou a sociálně – politickou spolupráci členských zemí.

28


4.2.2

Stavební materiály

Budovy, které ze své podstaty formují rozsáhlé objemy nevyhnutelně vyžadují na vlastní konstrukci velké množství materiálů. Jsou hlavními spotřebiteli energeticky náročných materiálů (4‐8) jako cement, ocel, sklo a cihly. Pro ilustraci, v zemích OECD stoupla plocha rezidenční výstavby mezi lety 1980 a 2004 o 50% ‐ to mělo za následek nárůst spotřeby stavebních materiálů o cca 250Mt ročně52. 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 konstrukcí53, není překvapením, že stavební sektor je v celosvětovém měřítku největším spotřebitelem zdrojů. Analýza zemí Německa, Japonska a Spojených Států ukázala, že se stavebnictví podílí na toku zboží 30 – 50% pokud jde o hmotnost54. Je rovněž zdrojem vysokého množství stavebního a demoličního odpadu, který například v Německu tvoří až 60% celkového objemu odpadu55. Člověkem vytvářené umělé životní prostředí je svázáno se spotřebou obnovitelných i neobnovitelných přírodních zdrojů ‐ dostupnost a využívání surovin bylo předpokladem rozvoje prosperity průmyslových států. Vzhledem k vysokým objemům výstavby představuje stavební sektor velkou zátěž pro životní prostředí, která spočívá primárně ve spotřebě surovin, energie, pitné vody a druhotně v nepřímých vlivech, které můžeme kvantifikovat například pomocí svázaných emisí CO2, SO2, CCl3F, C2H4 apod. Stavební materiály zároveň ovlivňují kvalitu vnitřního prostředí a lidské zdraví. Případný obsah škodlivých látek může významně ovlivnit kvalitu vzduchu a způsobovat různé zdravotní obtíže včetně sick building syndrome. Jedná se o závažné téma vzhledem k faktu, že lidé v interiéru budov tráví až 90% svého času. 140 120 100 80 60 40 20 0 Dřevo

Hliník

Ocel

Sklo

Plast

Cement

Cihly

4‐8: Orientační grafické srovnání energetické náročnosti materiálů. Zdroj: The ecology of building materials

52

(International Energy Agency, 2007)

53

(Hegger, a další, 2008 str. 146)

54

(OECD, 2003 str. 2)

55


29


4‐9: Povrchový důl Garzweiler v Severním Porýní – Westfálsku. Foto: Raimond Spekking

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. Při snižování dopadu stavební činnosti na životní prostředí z pohledu stavebních materiálů je proto nezbytné navrhování materiálu s ohledem na celý jeho životní cyklus – získávání surového materiálu, výroba, zpracování, doprava, použití, následné použití, údržba a likvidace. Abychom omezili využívání nerostných surovin, kterých máme k dispozici omezené množství a jejichž těžba devastuje životní prostředí (4‐9), je nezbytné efektivněji využívat neobnovitelné přírodní zdroje společně se zvýšením stupně recyklace a zvýšit poměr používání obnovitelných přírodních materiálů. V současném stavebnictví používání obnovitelných nebo recyklovaných materiálů příliš běžné není. Výjimkou jsou silniční stavby, kde se do podkladových vrstev využívá stavební a demoliční odpad a u betonových konstrukcí, kde se recyklované zdivo, cihly nebo beton používají jako plnivo (4‐10). Předkládaná dizertační práce se soustředí na tu část komplexního architektonického návrhu stavby, která souvisí s problematikou environmentálně příznivých přírodních stavebních materiálů a jejich roli v procesu udržitelného stavění. kamenivo do betonu (1,9 Mio. t)

3%

zemní práce (11,9 Mio. t)

20% 8%

ostatní využití (5,1 Mio. t)

69%

výstavba silnic (42,5 Mio. t)

4‐10: Využití stavebního odpadu v Německu. Zdroj: Energy Manual, 2008

30


4.3

Materiály v architektuře

4.3.1

Stavební materiál v moderní architektuře

V moderní historii můžeme vysledovat různé architektonické přístupy k nakládání s materiálem. Důraz na vizuální zkušenost je patrný v architektuře Le Corbusiera – citát „Architecture is the masterly, correct, and magnificent play of masses brought together in light.ʺ56 tento přístup ilustruje. Lázsló Moholy‐Nagy nebo expresionisté počínaje Erichem Mendelsohnem naopak dominanci zrakové složky upozaďují ve prospěch haptických kvalit. Se všemi smysly pracuje například architektura Alvara Aalta nebo Petera Zumthora. Zcela jiný pohled aplikuje Buckminster Fuller, který většinu svého života věnoval “aplikaci vědeckých metod za účelem vyřešení problémů lidstva”57. Charles ‐ Édouard Jeanneret ‐ Gris (Le Corbusier) (*1887 La Chaux‐de‐Fonds, †1965 Roquebrune‐Cap‐Martin). Přestože oplýval citem pro materiálnost, plastičnost a gravitaci58 převládá v jeho práci téma vizuální zkušenosti ať už formou statických průčelních pohledů nebo kinestetických prožitků formou „promenade architecturale“. Ve své knize Za novou architekturu59 definuje tři výzvy pro architekta ‐ objem, povrch a plán. Povrch objemu je podle něj třeba oživit, nechat ho vyniknout ve světle a plně uspokojit náš smysl zraku, ale na druhou stranu přizpůsobit funkci (4‐11). Z jednotné myšlenky vycházející mimo jiné z jednoty materiálů vzniká podle Le Corbusiera emoce. O materiálech uvažuje i z hlediska technologického. Ve své úvaze o sériových domech kritizuje přírodní materiály jako heterogenní a proměnlivé, které nelze plně využít z důvodu nepředvídatelných nehomogenit a vad. Umělé materiály oproti tomu, jsou homogenní, laboratorně prověřené a jsou vyráběny z neměnných prvků. „... profilovaná ocel a později armovaný beton jsou čistými projevy výpočtu, materiál je přesně a zcela využit; zatímco někdější dřevěný trám možná skrývá nějaký zrádný suk a jeho otesávání vede k velké ztrátě materiálu.“60 Volba materiálu přímo ovlivňuje tloušťku konstrukce, potažmo množství světla vnikajícího dovnitř domu. I v tomto směru vítězí podle Le Corbusiera nové, moderní materiály. S jistou nadsázkou lze tvrdit, že Le Corbusier uvažuje i v intencích udržitelného rozvoje, kdy argumentuje, že vhodnou volbou stavebního materiálu lze snížit hmotnost domu až o čtyři pětiny a tím radikálním způsobem snížit požadavky na dopravu materiálu.

56

(Corbusier, 2007 str. 109)

57

(Buc10)

58

(Pallasmaa, 2005)

59

(Corbusier‐Saugnier, 2005)

60

(Corbusier‐Saugnier, 2005 str. 192)

31


4‐11: Světlo prochází nepravidelně tvarovanými otvory ve stěně kaple. Notre Dame du Haut, Ronchamp, Francie. Autor: Le Corbusier. Foto: Achim Bednorz

4‐12: Kaple Bruder Klaus. Mechernich, Německo. Model olověné podlahy a vodní hladiny. Autor: Peter Zumthor.

4‐14: Lingotto. Pro skupinu Arte povera je charakteristické použití prostých materiálů, v tomto případě svazků mlází a včelího vosku. Autor: Mario Merz.

4‐13: Summer house. Muuratsalo, Finsko. Autor: Alvar Aalto.

4‐15: Dvouřádková hmatová tabulka a pokus o její grafické znázornění. Bauhaus, druhý semestr 1927. Autor: W. Zierath. Foto: Consemüller / Bauhaus.

32


László Moholy‐Nagy (*1895 Mohol, †1946 Chicago) působil jako nejmladší člen pedagogického sboru ve výmarském Bauhausu. V roce 1929 vydal svoje stěžejní dílo, které vychází z jeho přednášek na Bauhausu ve Výmaru a Desavě mezi lety 1923 a 1928. Název této knihy Von Material zu Architektur symbolizuje přechod od „řemeslného opracovávání materiálu směrem k celostně chápané architektuře61“. V úvodních hodinách na Bauhausu se Moholy‐Nagy věnoval rozvoji syntetické osobnosti studenta, které z počátku spočívalo v seznámení se s materiálem včetně banálních počitků a prožitků. Těmi byla například jednoduchá hmatová cvičení, které měly za cíl získat bezprostřední zkušenost s materiálem. V rámci těchto cvičení se studenti učili vnímat co největší množství počitků hmatem (včetně tlaku, vpichů, vibrací, teploty) a sestavovali hmatové tabulky, kde byly materiály uspořádány do různých škál, kontrastních nebo příbuzných skupin (4‐15). Postupem času se jednotlivé elementy skládaly tak, aby výsledek odpovídal předem danému záměru. Tato cvičení měla za účel hledání dynamických vztahů a odbourání klišé, které nám byly vštípeny výchovou. Tento způsob práce s materiálem měl napomoci k porozumění vlastních pocitů a jednotlivých vlastností materiálů. „Potěšujícím výsledkem materiálových cvičení bylo nadšení, s nímž jednotliví bauhausisté přistupovali k materiálu a dokázali vyrobit ze zcela banálního otopového dřeva nejrůznější drobnosti. Celé dny pilovali, fermežovali a leštili svá dřívka a získali tak k materiálu trvalý vztah.“62 Podle Moholy‐Nagy nicméně formování prostoru není otázkou stavebního materiálu, ale nejdůležitějším výrazovým prostředkem formování je samotný prostor. „Stavební materiál je jakožto nositel vztahů, který prostor formují a člení, pouze pomocným prostředkem.“63 Alvar Aalto (*1898 Kuortane, †1976 Helsinki) Otec byl zeměměřič, jeho prostřednictvím získal Aalto vztah k finské krajině. Během svého života postupně dospěl k integrované architektuře, která využívala kvalit přírodních materiálů a stala se nedílnou součástí okolí. Alvar Aalto se teoretických debat o architektuře účastnil pouze neochotně – byl architektem, který se vyjadřoval stavbami, nikoliv písmem64. Bojoval proti standardizačním metodám, které vedou k novodobým „psychologickým slumům“. Celý život ho fascinovaly přírodní procesy a formy. Podle Aalta je nepozoruhodnější standardizační komisí sama příroda, která je schopná vytvářet nevyčerpatelnou bohatost forem. Modernismu Alvar Aalto vytýkal, že je posedlý formami, které vznikly prostřednictvím analýz materiálů, nových pracovních metod a sociálních podmínek. Stal se z nich „kompot“ z chromovaných trubek, skleněných povrchů, kubistických forem a ohromujících barevných kombinací.65 Tyto údajně racionálně navržené objekty ale postrádají lidské kvality, jsou příliš křiklavé, příliš odráží světlo a příliš rychle odvádí teplo. 61

(Moholy‐Nagy, 2002)

62


63


64 ʺGod created paper for the purpose of drawing architecture on it. Everything else is at least for me an abuse of paper.ʺ Alvar Aalto, Sketches, 1978, 104. 65

(Weston, 1995 str. 102)

33


Peter Zumthor (*1943 Basilej). Vyučený truhlář, architekt a profesor na Accademia di Architettura66 vede své studenty k tomu, aby jejich návrhy vycházely z předmětné smyslovosti architektury a její materiálnosti. Všechna jeho cvičení proto pracují s konkrétními materiály ‐ hlínou, kamenem, mědí, ocelí, plstí, látkou, dřevem, sádrou, cihlou... “Abychom mohli navrhovat, abychom uměli objevit architekturu, musíme se naučit zacházet s nimi [materiály] vědomě”.67 V komentářích ke své vlastní práci často zmiňuje vlivy umělecké skupiny Arte‐povera (4‐14), především jejich citlivé a precizní používání materiálů. Snaží se o takové používání materiálů, díky kterému nabudou “poetické kvality”. Tato kvalita vznikne až v samotném objektu díky souvislosti mezi formou a významem ‐ samotné materiály podle Zumthora poetické nejsou. “Dbám na to, aby materiály spolu souzněly a zářily. Vezmu určité množství dubového dřeva a jiné množství tufu a přidám tři gramy stříbra, páku k otáčení, tabuli blýskavého skla, aby s každou kompozicí vzniklo něco jedinečného.”68 Ve své architektonické tvorbě Zumthor vědomě pracuje se všemi smysly. Dbá na zvuk prostoru, který souvisí s tvarem prostoru, s povrchy materiálů v něm a způsobem jakým jsou tyto materiály aplikovány. Pracuje s teplotou – jak fyzickou tak psychologickou ‐ důležitá je pro něj teplota prostoru, chlad, ochlazení a tepelné nuance které jsou tělu příjemné. Materiály systematicky nasvěcuje a zkoumá jakým způsobem odráží světelné paprsky (4‐12). Cílem je pro Zumthora dosažení architektonické kvality, kterou definuje jako “atmosféru”69. Buckminster Fuller (*1895 Milton, † 1983 Los Angeles). Byl známý svým komplexním pohledem na problémy světa ‐ svůj život zasvětil hledáním technologií, které by dělaly “více s méně” a tím zlepšily kvalitu lidského života na zemi. Buckminster Fuller propagoval systémový světonázor, zkoumal principy využití energie a efektivního využití materiálů v architektuře, inženýrství a designu (4‐16). V knize Operating Manual for Spaceship Earth70 uvažuje o Zemi jako o vesmírné lodi, která je tak dobře navržena, že umožňuje regeneraci života i přes fenomén entropie, kdy veškeré uzavřené systémy ztrácejí energii. Je proto paradoxní, že tento unikání systém neustále zneužíváme a znečišťujeme – brzy budeme muset Zemi přejmenovat na “Poluto71”. Podle Fullera je Země “mechanický objekt stejně jako automobil – musíme proto doplňovat olej a pohonné hmoty a vodu do chladiče a starat se o něj jako o celek”72. Pokud se takto nebudeme chovat, přestane postupně fungovat. 66

Accademia di Architettura, Universitá della Svizzera italiana

67

(Zumthor, 2009 str. 62)

68


69


70

(Fuller, 2008)

71

(Fuller, 2008 str. 85)

72

(Fuller, 2008 str. 60)

34


4‐16: Schema recyklace kovů s minimálními ztrátami. Zdroj: Fuller, B., Inventory of World Recources, Human Trends and Needs, 1963

4‐17: Dymaxion House. Zdroj: Buckminster Fuller Institute (www.bfi.org)

Jedna z jeho myšlenek se týkala využití technologie k zlepšení bydlení. V roce 1927 vyvinul Dymaxion House – sériově vyráběný, snadno přemístitelný a úsporný dům, který byl vyroben z trvanlivých, technických materiálů, které nevyžadovaly pravidelnou údržbu (4‐17). Tvar Dymaxionu minimalizoval tepelné ztráty a množství použitých materiálů. Dům měl být vhodný na jakékoliv místo nebo do jakéhokoliv prostředí a efektivně využívat všechny zdroje – jednalo se o první vědomý pokus o vytvoření autonomního domu v 20. století. Vážil pouhých 1,3 tuny oproti 150 tunám běžného obydlí a byl přemístitelný ve vlastním ocelovém pouzdře. Dymaxion house byl také terčem kritiky – zejména pro používání energeticky náročných materiálů jako hliník, které Fuller odůvodňoval nízkou hmotností, vysokou únosností a trvanlivostí.

35


Adolf Loos (*1870 Brno, † 1933 Kalksburg) se narodil v Brně, kde vedl jeho otec kamenickou dílnu. Tam poznával Adolf Loos krásu přírodních materiálů a způsob zpracování kamene. Tato zkušenost se stala jedním z pilířů jeho architektonické praxe. Loosův postoj k architektuře byl ovlivněn jeho pobytem v Americe, především pak prací Louise Sullivana. Na jeho výzvu, že by bylo „žádoucí vzdát se na několik let ornamentů, aby se naše myšlení mohlo soustředit na konstrukci staveb, jež působí toliko svou nahotou“ se odvolává ve své stati Ornament a zločin. Podle Loose je konečný efekt vnitřního prostoru kombinací použitého materiálu a tvaru prostoru. Program a působení, prostor a materiál, jsou nerozlučně spjaty.73 Loos zastával názor, že pokud se s materiálem vhodně zachází, může přesáhnout své fyzické vlastnosti a psychologicky rezonovat s prostorem. Mahagon vyjadřuje mužnost, lak praktičnost, mramor vznešenost... Loos proto ve svých projektech s jednotlivými prostory spojoval odpovídající materiály – jídelny byly zdobeny mahagonem, ložnice javorovým dřevem a v obývacích pokojích byly použity mramorové prvky. Podstatná byla pro Loose i sluchová složka prostoru. Pro každý typ činnosti vytvářel optimálně „ozvučný“ prostor – jinak zněla reprezentativní místnost a jinak knihovna nebo budoár. Loos do svých projektů s oblibou zakomponovával nesourodé situace a zjevné nesouhry. Vytvářel dvojznačnost, nesoulad mezi tím co vnímáme svými smysly a prostorovou zkušeností a tím co skutečně existuje. Bill Dunster (*1960) se specializuje na oblast „zero carbon design“. Mezi jeho nejvýznamnější projekty patří Beddington Zero Energy Development (BedZED), který obdržel cenu 2003 Royal Institute of British Architects (RIBA) Sustainability Award a byl nominován na Stirling Prize. Použité materiály v BedZED byly vybírány s ohledem na míru vlivu na životní prostředí. Tento přístup vychází z faktu, že se stavební materiály (jejich těžba, zpracování, doprava, demolice) významnou měrou podílejí na emisích CO2, znečišťování a ničení životního prostředí a vyčerpávání přírodních zdrojů. Ve Velké Británii produkuje výstavba 4x tolik odpadu než domácnosti a podílí se 30% na veškeré silniční dopravě.74 V rámci BedZED byly přednostně použity materiály s nízkou svázanou primární energií75. 15% z materiálových vstupů byly recyklované a použité materiály, 52% použitých, převážně těžších materiálů (cihly, kamenivo, prefabrikované podlahové fošny) bylo dovezeno ze vzdálenosti do 56km a průměrná přepravní vzdálenost byla 107km (o 38% méně než je průměr ve Velké Británii). Ve vysoké míře byly použity environmentálně certifikované materiály ‐ např. dřevo certifikované Forest Stewardship Council (FSC). Všechna tato opatření vedla k úspoře 120 tun emisí CO2, tedy cca 2% celkových svázaných emisí v rámci projektu BedZED.76 73

(Szadkowska, 2009)

74

(Lazarus str. 2)

75

PEI (primary energy input) – svázaná, tzv. šedá energie, zpravidla udávaná v MJ

76

(Lazarus str. 2)

36


4.3.2

Materiály a smysly

„Architektura je umění, které nás smiřuje se světem, a toto zprostředkování se děje skrze smysly.“77 Kombinace materiálů, barev a tvarů představuje speciální jazyk, kterým architekt sděluje své poselství a které vnímáme všemi svými smysly. Psycholog James Gibson namísto pěti obvykle uváděných smyslů78 rozlišuje pět sensorických systémů: vizuální, sluchový, čichovo chuťový, základní orientační a hmatový, Rudolf Steiner uvádí smyslů dvanáct79 a Martin Jay dokonce sedmnáct. Užití smyslů a význam smyslových vjemů je odvislé od kulturního zázemí jedince. Pro ilustraci: zatímco ve vědomí moderního člověka výrazným způsobem dominuje nad ostatními smysly zrak, ve vnímání Eskimáků z kmene Aivilik hrají významnější roli smysly jiné, protože jejich okolí postrádá jakékoliv vizuální dominanty, pomocí kterých by bylo možné prostor popsat.80 Zrak získal v naší kultuře naprostou nadvládu. Juhani Pallasmaa připisuje hegemonii zraku mnohé patologické aspekty současné architektury. Podle něj nadvláda oka proměnila architekturu v uměleckou formu instantního vizuálního obrazu za účelem okamžitého ohromení diváka. Budovy postrádají hloubku, tajemství a stín a nejsou již lákadlem pro naše smysly, pomocí kterých bychom mohli budovu postupně objevovat.81 82 Tuto smyslovou deprivaci bychom mohli dát do souvislosti s moderními komunikačními prostředky, ať už fyzickými nebo virtuálními, které nás přemisťují z místa na místo a izolují nás od fyzických podnětů. Vnímání člověka je ale z povahy integrační. Při integraci smyslů vzniká výsledný vjem propojením všech a aktivovaná část mozku je daleko větší než při použití jednoho smyslu. Jednotlivé smysly se navzájem ovlivňují.83 Každý závažný architektonický počin je proto vícesmyslový. Použití materiálů posuzujeme očima, ušima, nosem, jazykem, kůží, kostrou, svalstvem... Navrhování: intuice nebo věda? V budoucnu může mít na architekturu významný vliv rychle se rozvíjející obor neurověd. V roce 2003 vznikla v San Diegu Akademie neurovědy pro architekturu, která si klade za cíl „vystavět intelektuální mosty mezi neurovědou a architekturou“ a zabývá se výzkumem jak působí jednotlivé kompozice, barvy nebo prostory na náš mozek. Nezbývá než doufat, že architektuře bude stále vévodit intuice a zkušenost a podobné vědy budou v budoucnosti hrát roli pouze podpůrnou. 77 „Architecture is the art of reconciliation between ourselves and the world, and this meditation takes place through the senses.“ (Pallasmaa, 2005 str. 72) 78 Klasické rozlišení pěti smyslů: zrak, čich, sluch, hmat a chuť uváděl již Aristoteles a Tomáš Akvinský. Odtud pochází fráze „mít všech pět pohromadě“.

Hmatu, života, vlastního pohybu, rovnováhy, čichu, chutě, zraku, teploty, sluchu, jazyka, smysl koncepční a smysl ega.

79

80

(Blesser, a další, 2008)

„Plochost povrchů a materiálů, jednotvárnost osvětlení, eliminace mikroklimatických rozdílů: to vše přispívá k únavné a utlumující jednotvárnosti zážitků.“ (Pallasmaa, 2008)

81

Dominanci oka můžeme dát do souvislosti i s dnešním „rychlým“ světem. Vizuální architektura je charakteristická svým okamžitým působením a dlouhým dosahem, zatímco například haptická architektura je pomalá a intimní, k jejímu poznání potřebujeme čas.

82

83

(Růžička, 2008)

37


4‐18: Přístavba muzea umění. Denver, USA. Autor: Daniel Liebeskind. Foto: Bitter Bredt.

4‐19: Abbey Sint Benedictus Berg. Mamelis, Holandsko. Autor: Hans van der Laan. Foto: Dalibor Hlaváček

4‐20: Stones sinking in sand. Morecambe Bay, Lancashire, Velká Británie. Autor a foto: Andy Golsworthy. Ve svých dílech zkoumá autor vliv času. Kameny v písku po instalaci v průběhu času navštěvoval a pozoroval je postupně mizet v písku.

4‐21: Dřevěná stodola. Haldenstein, Švýcarsko. Foto: Dalibor Hlaváček.

38


Jedním z důsledků zaměření současné architektury na vizuální stránku je její neschopnost stárnout. Moderní architektura se snaží vzbudit dojem trvalého mládí a když je vystavena času stává se zranitelnou. S otázkou času souvisí idea slabé architektury, která je protikladem architektury silné. Zatímco silná architektura ohromuje jedinečným obrazem a důslednou artikulací formy (4‐18), slabá architektura je kontextuální a citlivě reagující, klade důraz na smyslovou interakci a ne na formální a konceptuální projevy (4‐19). Abychom se vyhnuli negativní konotaci slova slabý, můžeme hovořit o křehké architektuře.84 K oslabování architektury dochází i díky stárnutí, působení povětrnostních vlivů a chátrání. Jazyk hmoty převažuje nad vizuálními a formálními efekty a stavba získává na intimitě. Arogance dokonalosti je nahrazena polidšťující zranitelností85. Peter Zumthor píše, že dobrá budova musí být schopna absorbovat stopy lidského života – hovoříme o patině materiálů, šrámech, matném a zchátralém laku a hranách ohlazených opotřebením. Inspirací pro křehkou architekturu mohou být například díla Andy Goldsworthyho, který se snaží o dialog s přírodou a zabývá se časem, proměnami a křehkostí obrazu (4‐20). „Přírodní materiály jako kámen, cihla nebo dřevo umožňují našim pohledům proniknout jejich povrchem a přesvědčit se o pravdivosti hmoty.“86 Přírodní materiály vypovídají o čase s potěšením. Vyjadřují své stáří, historii, způsob vzniku i historii svého používání (4‐21). Oproti průmyslově vyráběným materiálům, které mají tendenci nesdílet svojí materiální podstatu i věk, přírodní materiály obohacují architektonický prožitek o moment času. Použití přírodních materiálů jistě není jediný způsob, jak docílit vícesmyslové architektonické kvality, ale bezpochyby se jedná o jeden z nástrojů. V současné architektuře můžeme použití přírodních materiálů ve snaze o docílení vícesmyslové architektonické kvality vysledovat například v tvorbě Petera Zumthora, Steven Holla nebo Glen Murcutta.

84

Italský filozof Gianni Vattimo ve svém filozofickém myšlení zachází s termínem „křehké myšlení“.

85

(Pallasmaa, 2008)

Natural materials – stone, brick and wood – allow our vision to penetrate their surfaces and enable us to become convinced of the veracity of matter.“ (Pallasmaa, 2005 str. 31)

86

39


4.3.3

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)87. 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 197388 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.89 SBS je kromě nedostatků v systémech vytápění, chlazení a ventilace přisuzován působení látek, které jsou vylučovány některými materiály, včetně těkavých organických látek90. 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.91 Ve vyspělých evropský zemích je proto součástí strategie k dosažení zdravého bydlení preference přírodních materiálů. Jedná se např. o dřevo, přírodní kámen nebo hliněné omítky. 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“ 92.

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

87

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

88

89

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

90

VOC – Volatile Organic Compounds

91

(Jokl, 2002 str. 13)

92

(Behne, 1927)

40


4.4

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“. 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 (4‐22). 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 (4‐23). Aby mohl tuto roli zodpovědně plnit musí si definovat vlastní pozici k otázce vztahu člověka a životní prostředí, musí být schopen tato teoretická východiska aplikovat do architektonického návrhu a musí být dobře teoreticky připraven. Toho lze dosáhnout pouze adekvátní přípravou v rámci architektonické výuky. 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.”93 Ve skutečnosti může mít udržitelný koncept různé architektonické a konstrukční interpretace. Že architekt musí být přesvědčen o smyslu svého konání je zřejmé. Z pohledu architektury bychom se tedy mohli pokusit o definování strategie udržitelného stavění 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. 93

(Hawthorne, 2001)

41


4‐22: „Le Corbusierovy ruceʺ. Zdroj: (Wogenscky, 1991)

4‐23: Míra vlivu na projekt ve vztahu k nákladům na prováděné změny. Zdroj: (Hegger, a další, 2008)

4‐24: Příjem a pocit štěstí v USA. Zdroj: (Layard, 2003 str. 15)

42


Nejedná se o možnost 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 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“94. 2) materiál a člověk Architekt může uspokojit funkční, psychologické a estetické požadavky uživatele a zároveň zajistit aby materiál byl zdravotně nezávadný. „Mohu vyprojektovat také to, co skutečně vytváří atmosféru dané architektury, tu jedinečnou celistvost a náladu, ten pocit přítomnosti, pohody, souladu, krásy? Je možné navrhnout to, co v určitém okamžiku vytváří magii reálna, v jejímž kouzlu prožiji a dovím se něco, co bych jinak ve stejné kvalitě prožít nemohl?“95 Udržitelné myšlení je bohužel v rozporu s primitivním instinktem člověka o bezprostřední přežití. V případě, že jedinec je na životě přímo ohrožen96, klade na první místo vlastní přežití před stavem životního prostředí, i v případě bezděčného ohrožení vlastní budoucnosti97. Je tedy úkolem především rozvinutých zemí98, aby převzaly iniciativu ve sféře udržitelného stavění. V rozvinutých zemích totiž ekonomický růst již přímo nesouvisí se zvýšenou kvalitou života. Zatímco v rozvojových zemích je ekonomický růst předpokladem pro růst kvality života, po dosažení určité úrovně se již vazba mezi ekonomickým růstem a kvalitou života ztrácí. Příkladem jsou Spojené Státy, kdy od roku 1946 došlo k významnému nárůstu HDP/osobu, ale jedinci nejsou o nic šťastnější teď než byli v roce 195099 (4‐24). 94

(Day, 2005)

95


96

například hladem, žízní, nemocemi

Je nerealistické požadovat po dřevorubci, který bojuje o přežité vlastní rodiny ve střední Africe, aby spatřil pozitivní důsledky zachování dešťových pralesů pro životní prostředí. (Sassi, 2006)

97

98

které navíc spotřebovávají většinu surovinových zdrojů

99

(Layard, 2003)

43

Přírodní materiály v architektuře → materiál a člověk

4‐25: Walker Art Center. Minneapolis, USA. Autor: Herzog & de Meuron. Vnější plášť tvoří „pomačkané“ hliníkové panely.

44


5 MATERIÁLY A ČLOVĚK 5.1

Materiály a člověk

Výběr materiálů má zásadní vliv na vzhled a vnímání budov. Architekt má k dispozici velký výběr materiálů (4‐25), i když dlouhodobá zkušenost s jejich používáním často chybí. Pestré používání různorodých materiálů, vědomě nestandardní použití materiálů a půjčování materiálů z jiných průmyslových odvětví se stává uznávaným tvůrčím nástrojem architekta. Ve vztahu k člověku můžeme na materiál nahlížet dvojí optikou:  

5.2

Smyslové – vizuální a hmatové vlastnosti, barva, vůně, struktura Zdravotní a sociální – vliv materiálu na vnitřní prostředí budovy a sociální prostředí

Smyslové vnímání materiálů

Materiální podstata našeho okolí působí na psychiku člověka a vytváří nálady. Jedná se o celou škálu vnímatelných kvalit jako je barva, textura, vůně, forma nebo akustická kvalita prostoru. To vše vytváří architektonickou kvalitu místa, která může ovlivňovat jedince podobně jako hudba. S tím souvisí genius loci, neboli duch místa, který byl v římské mytologii duch nebo bůžek ochraňující dané místo. V dnešní terminologii se spojuje se specifickou atmosféru oblasti nebo místa.

45


Prostředí, ve kterém žijeme může přispívat k duševní pohodě nebo naopak. Má přímý dopad na zdraví člověka. Fyziologické reakce na okolí (barvy, hluk, kvalita vzduchu nebo teplota) jsou u lidí shodné. Psychologické jsou individuální, ovlivněné výchovou a kulturním prostředím. Zatímco určitá barva vyvolá shodnou fyziologickou reakci, subjektivní reakce typu líbí / nelíbí může být rozdílná. Podíl na subjektivním vnímání okolí mají archetypální asociace, které jsou kulturně nebo evolučně dány a v člověku přetrvávají. Přestože je estetické vnímání interiéru závislé na kulturním pozadí jedince, jsou obecně některé materiály vnímány jako teplé (např. dřevo) a některé jako studené (např. ocel). Tento jev ale souvisí spíše s fyzikálními vlastnostmi než s kulturním zázemím – dřevo je špatný vodič tepla, pomalu odvádí teplo ze svého povrchu a proto je na dotek vnímáno jako teplé, u oceli je tomu naopak. Vztah mezi člověkem a jeho materiálovým okolím se děje pomocí smyslů. Smysl je schopnost organismu vnímat svět smyslovou soustavou orgánů. Mezi pět smyslů, které nám pomáhají okolí vnímat patří chuť, čich, sluch, hmat a zrak. Podstatu věcí poznáváme většinou pomocí kombinace těchto smyslů. Pro volbu stavebních materiálů je smyslové vnímání velice důležité, i když někdy obtížně kvantifikovatelné. „Všechny aspekty našeho prostředí se v nás otiskují prostřednictvím všech našich smyslů, na všech úrovních bytí a na třech úrovních sociální škály: osobní, kulturní a univerzální.“ Charakter vnitřních i vnějších prostor, který určuje jeho forma, osvětlení, použité materiály a jiné smyslové kvality, ovlivňuje jedince a promítá se i do vztahů s jinými lidmi. Ovlivňuje chování obyvatel, jejich vztahy a myšlení. Může být stimulativním nebo mít naopak za následek stres a s ním spojené dlouhodobé psychické problémy, které mohou vyvolat různé zdravotní obtíže a tím přispět ke snížené kvalitě života. 5.2.1

Hmat

předává informace o kontaktu mezi námi a okolními předměty. Pomocí receptorů, které jsou citlivé na teplotu, chlad a tlak jsme schopni určitým způsobem vnímat okolí. Studiem hmatového chování se zabývá haptika100. Hmat je pro člověka důležitým smyslem, který mu zprostředkovává informace o povrchu a textuře. Je to první smysl, který se vyvíjí v lidském zárodku a pro kojence je klíčovým smyslem, který je důležitější než sluch nebo zrak. Můžeme uvažovat o hmatu jako o základním smyslu, protože většina živých forem má schopnost reagovat na dotek, zatímco zdaleka ne všechny mají vyvinutý zrak či sluch. Vnímání pomocí hmatu hraje zásadní roli v procesu navrhování. „Abychom porozuměli věci dotekem, ... musíme vyvinout určitý druh úsilí. Textury, kterých se můžeme dotýkat proto povzbuzují kontakt, zatímco ty nedotknutelné vzbuzují pocit vyloučení.“ Hegel tvrdí, že hmat je jediným smyslem, který nám může poskytnout pocit prostorové hloubky, protože jeho prostřednictvím umíme vycítit hmotnost, rezistenci a 3‐dimenzionální rozměr. Ve využívání hmatu pro účely navrhování je asi nejdále automobilový průmysl, kde mají všechny významné 100

z řeckého Haptikos, haptesthai – uchopit, dotýkat se

46


značky své „haptické“ laboratoře. Dobrovolníci jsou vystavováni stimulům, například dotýkání různých typů palubních desek za úplné absence zrakového vnímání. Studie provedená automobilovou firmou Mercedes uvádí, že kvalita a vzhled materiálů jsou v první řadě vyhodnocovány hmatem. Především v případě předmětů každodenního používání je hmatový vjem důležitý. A není to pouze otázka vnímání, ale zároveň i interakce s daným předmětem (5‐1). V roce 1921 vydal italský futurista Marinetti manifest taktilismu101, kde prosazuje vznik nového umění založeného na hmatových počitcích. László Moholy‐Nagy ve své knize Od materiálu k architektuře102 uvádí, že uspořádáním hmatových počitků podle určitého záměru vznikne nová hmatová kvalita. Tato situace je analogická s akordem nebo barevnou škálou, kdy sestava jednotlivých prvků vytváří novou kvalitu. Střídáním textur můžeme zdůraznit určité prvky architektonického návrhu, hluboké textury se mohou stát prvkem samy o sobě. Součástí architektonického návrhu může kromě textury být i teplota, hmotnost, měkkost apod. Například objekt, který přichází do intimního kontaktu s člověkem by neměl být vystavěn z materiálů, které jsou nadměrnými vodiči tepla. 5.2.2

Sluch

je schopnost vnímat zvuky103. Lidské ucho je nejcitlivější na frekvenční rozsah 2 ‐ 4 kHz, který je nejdůležitější pro srozumitelnost řeči. Vznikem, šířením, odrazem a pohlcováním zvuku v jednotlivých materiálech se zabývá akustika. Akustické vlastnosti prostoru chrakterizuje dozvuk. Jedná se o dobu, za kterou se zvuk stane neslyšitelným104. Optimální hodnota dozvuku se liší podle činnosti105, která se v prostoru vykonává a je možné jí ovlivnit materiálem (jeho pohltivostí) a objemem prostoru. Minimální hodnoty dozvuku (do 50ms) jsou vhodné pro srozumitelnost řeči, střední hodnoty (cca 80ms) jsou vhodné pro poslech hudby, vysoké hodnoty podporují bohatost zvuku. Zvuk s nadměrnou intenzitou (hluk) může způsobit dráždivost, bolest hlavy, nespavost nebo snížení pozornosti a paměti. Zvuk může mít i neškodlivé, užitečné nebo psychicky kladné účinky. Sluchové prostředí má na naši povahu a konání velký vliv ‐ zvuková kvalita interiéru je stejně důležitá, jako například pohledová. Peter Zumthor ve své knize Atmospheres k tomu říká: „Poslouchejte! Interiéry jsou jako velké hudební nástroje, sbírají zvuky, zesilují je a přenášejí jinam. Souvisí to s tvarem, který má každá místnost svébytný, s povrchy materiálů, které obsahuje a způsobem jakým jsou aplikované.“106 101

(Marinetti, 1922)

102

(Moholy‐Nagy, 2002)

Zvuk je mechanické vlnění v pružném látkovém prostředí – rozlišujeme infrazvuk (≤ 20 Hz), slyšitelný zvuk (20 – 20 000 Hz), ultrazvuk (20 kHz – 1GHz) a hyperzvuk (≥ 1GHz). 103

104

respektive se jedná o dobu, za kterou se sníží hladina akustického tlaku o 60dB

105

optimální hodnotu dozvuku dle využití místnosti stanovuje norma ČSN 730526

106

(Zumthor, 2006 str. 29), překlad autora

47


5‐1: Kaple Sv. Ignáce. Seattle, USA. Autor: Steven Holl Architects.

48


Architekt při tvorbě prostoru jen zřídka bere v úvahu jeho akustické vlastnosti i přesto, že lidé jsou schopni pomocí sluchu vnímat prostor i předměty v něm ‐ jejich velikost, tvar, umístění i materiál. Steen Eiler Rassmusen ve své knize popisuje akustický vjem ze scény z filmu Orsona Wellese Třetí Muž, kde je možné vnímat délku i tvar podzemních vídeňských tunelů.107 Barry Blesser hovoří v této souvislosti o sluchové architektuře108, kterou tvoří povrchy, předměty a prostorové uspořádání prostředí. Různé prostory mají různou sluchovou architekturu a totožné zvuky v nich zní jinak. Sluchová architektura může ovliňovat naší náladu a vytvářet asociace. Stejně jako vizuální vjemy má svou krásu, symboliku a význam a může se s vizuálním vjemem navzájem podporovat. Například akustika katedrály vytváří v souladu s vizuálním vjemem komplexní smyslový zážitek, který může být podpořen i dalšími smysly – např. hmatem a čichem. Existují ovšem případy, kdy k jednotě vizuálního a sluchového zážitku nedochází a vzniká tak pocit napětí. Architekt může s využitím sluchového tvarosloví vytvářet prostory, které navozují různé nálady nebo podporují či odrazují navazování společenských kontaktů. Toto tvarosloví je často dvojznačné a vychází z hodnot, symbolů a myšlení konkrétního kulturního okruhu. Význam sluchu je natolik zásadní, že v případě jeho ztráty je tato skutečnost více společensky a emocionálně zatěžující nežli slepota. 5.2.3

Zrak

umožňuje vnímat světlo a jeho barvy. Jejich interpretací jsou kontury, pomocí kterých vnímáme tvar a formy předmětů a odhadujeme jejich vzdálenost. Zrak se významným způsobem podílí na orientaci člověka v prostoru, jeho prostřednictvím člověk vnímá asi 80% všech informací. Barva a použité materiály jsou pro vizuální vnímání prostoru vedle osvětlení a architektonických forem klíčové109. Pro jejich návrh je rozhodující prostor, osvětlení, situace lidí i doba, po kterou jsou barvě vystaveni. Barva povrchu je výsledkem interakce skutečné barvy povrchu a světla, které na něj dopadá (5‐2). Teplé barvy jsou obecně vnímány jako stimulující, podněcují k činnosti a krátkodobému výkonu a prostor nebo objekt zmenšují, studené barvy uklidňují a podporují soustředění a dlouhodobý výkon, vytvářejí vzdálenost a prostor zvětšují. Díky fyziologickému působení barev na organismus jsou prostory se studenými barvami110 vnímány jako chladnější, než ve skutečnosti jsou, zatímco prostory s teplými barvami111 naopak subjektivní vnímání teploty zvyšují.

107

(Rasmussen, 1959)

108

(Blesser, a další, 2008)

John Ruskin tvrdí, že materiály by měly být jediné barvy v architektuře. citováno v (Meerwein, a další, 2007 str. 50) 109

110

např. zelená, modrá, kámen, sklo, kov

111

např. červená, oranžová, žlutá, dřevo, textil

49


5‐2: Obytný soubor Makuhari. Chiba, Japonsko. Autor: Steven Holl Architects.

50


Tabulka 1: Barvy a jejich působení na člověka. Zdroj: Blesser, a další, 2009

Barva

Charakteristika barvy

Působení na člověka

Černá

Absence světla a barvy, spojována s autoritou, silou, elegancí, formálností, smrtí Vyrovnané všechny barevné složky, je čistá a uklidňující, symbolizuje světlo a nevinnost.

Bílá

Červená

Žlutá

Zelená

Modrá

Šedá

Dynamická, aktivizující a agresivní. Barva energie, vzrušení a vitality, nebezpečí a síly, touhy a lásky. Nejzářivější ze všech barev, povzbuzuje, veselá, dokáže rozzářit prostor.

Věcná, strohá, těžká, silně zmenšuje prostor. Opticky zvětšuje prostor, vyvolává pocit chladu. Spojována s dokonalostí. Poutá pozornost, ve velkých prostorách působí energicky a povzbudivě. Může vzbuzovat agresi, vzbudit pocit neklidu. Stimuluje aktivitu a komunikaci. Není vhodná pro neklidné a nervově labilní jedince. Ve světlých odstínech rozšiřuje prostor.

Uklidňuje, působí vyrovnaně, snižuje napětí.

Neutrální, je vhodná pro spánek. Obecně napomáhá při uzdravování.

Symbolizuje důvěru, diskrétnost, inteligenci a přesnost.

Chladí, uklidňuje a navozuje pocit bezpečí. Reprezentuje vyrovnanost a věrnost. Rozšiřuje prostor.

Považována za utišující a čistou. V přílišném množství působí přísně.

Je to jediná barva, která nemá přímé psychologické vlastnosti.

Z psychosomatického112 hlediska vnímání prostoru je třeba brát v úvahu množství barevných stimulů a jejich rozmanitost. Monotónní a smyslově ochuzené prostředí, které lze docílit světelným jasem bez stínů, ploch bez textur nebo mdlými barevnými schematy, může způsobit zdravotní obtíže a nevyrovnanost stejně jako přemíra těchto podnětů. Světelné podmínky a barevná schemata by neměly znesnadňovat koncentraci, působit rušivě nebo způsobovat únavu. Tyto symptomy mohou být způsobeny vysokým jasem a odrazivostí povrchů, nízkými nebo vysokými světelnými a barevnými kontrasty nebo intenzivní barevným podnětem na velké ploše. 

Barvy je možné využít v souladu s pravidly barevné perspektivy k ovlivnění prostorového účinku. Světlé barvy jsou vnímány jako lehké, tmavé jako těžké.



Jasné a syté teplé barvy vystupují do popředí (oranžová, okrová, písková žlutá)



Barvy, které nejsou ani teplé ani studené jsou mezilehlé (zelená, fialová)



Jasné studené barvy (světle modrá, limetkově zelená) stejně jako tmavé teplé a tmavé studené barvy ustupují do pozadí113

112

Psychosomatika zkoumá vliv psychických funkcí a pochodů na organismus.

113

(Meerwein, a další, 2007 str. 68)

51


Každý materiál je charakteristický svou barevností, která je zvýrazňována jeho strukturou114, texturou115 a fakturou116. Lesklé povrchy působí intenzivně a zvýrazňují strukturu materiálu, matné povrchy pohlcují barvu, jsou hrubé a matné. Přírodní materiály díky své struktuře umožňují našim pohledům proniknout jejich povrchem a přesvědčit se o pravdivosti hmoty. Vyjadřují své stáří, historii, způsob vzniku i historii svého používání.117 5.2.4

Chuť

je smysl, který umožňuje vnímat látky rozpuštěné ve slinách nebo ve vodě. Z hlediska stavebních materiálů a životního prostředí je asi nejméně významný. Přesto i ten je součástí multisenzorálního architektonického vjemu. Vizuální vjem některých barev dokáže vzbudit chuťový počitek, delikátní vazba existuje i mezi hmatem a chutí. „Archaický původ architektonického prostoru se nachází v dutině našich úst.“118 5.2.5

Čich

je velmi jemný smysl, který dokáže vnímat chemikálie rozpuštěné ve vzduchu ‐ odéry. Odéry vnímáme jako pachy, buď příjemné (vůně) nebo nepříjemné (zápachy). Jejich konstantní úroveň na pozadí přestáváme vnímat, ale změna pachu je zaznamenána okamžitě. Čichové vjemy jsou odpovědné za emoční a sexuální reakce, mohou ovlivnit pocity člověka i jeho výkonnost. Pozitivní účinky odérů využívá například aromaterapie, která je založena na vztahu mezi vůní a psychologickou reakcí. Kromě látek s pozitivními účinky mohou z materiálů unikat těkavé organické látky, které svým zápachem obtěžují nebo způsobují dráždění dýchacích cest a očních sliznic. Při určité koncentraci některých odérů může dojít ke ztrátě pracovní výkonnosti, soustředění, chuti nebo mohou vyvolat nevolnost. V případě vysokých koncentrací mohou způsobovat trvalé poruchy zdraví. Vnímání pachů je individuální a souvisí i s kulturním zázemím člověka. Nejhůře lidé reagují na pachy, které přinesl rozvoj civilizace – např. barviva, oleje nebo prací prostředky.119 Jedním ze zdrojů odérů v budově jsou stavební materiály. Je třeba upřednostnit ty materiály, které vydávají minimální množství odérů nebo vydávají odéry vnímané jako příjemné – mezi ty řadíme i přírodní materiály. Strukturou nazýváme nezměnitelnou vnitřní výstavbu hmoty. Každý materiál se vyznačuje specifickou vlastní strukturou. (Moholy‐Nagy, 2002 str. 34)

114

Textura je přirozeným způsobem vzniklá povrchová vrstva (organická epidermis) každé struktury. (Moholy‐Nagy, 2002 str. 34)

115

116 Faktura je smyslově vnímatelná stopa tvůrčí činnosti zanechaná na materiálu. (Moholy‐Nagy, 2002 str. 34) 117

Viz. 4.3.2. Materiály a smysly.

Our sensory experience of the world originates in the interior sensation of the mouth, and the world tends to return to its oral origins. The most archaic origin of architectural space is in the cavity of the mouth. (Pallasmaa, 2005 str. 59)

118

119

(Jokl, 2002 str. 46)

52


5.3 5.3.1

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“120. 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. V důsledku nejrůznějších zdrojů kontaminace je vzduch v interiéru zpravidla více znečištěn než v exteriéru. Vzhledem k faktu, že ve vnitřním prostředí tráví člověk 90% svého času, stává se otázka kvality vzduchu v interiéru prioritou. Mezi důsledky způsobené zhoršenou kvalitou vnitřního prostředí patří výrazné rozšíření výskytu alergií, šíření vzduchem přenášených onemocnění, zvýšené riziko vzniku rakoviny plic, omezení produktivity a pocitu pohodlí. Ze stavebních konstrukcí se mohou uvolňovat škodliviny, které mají vliv na lidské zdraví ‐ především těkavé organické látky, minerální vlákna nebo radon. Mezi tyto konstrukce patří hmoty obsahující azbest, formaldehyd, různé druhy plastů nebo některé materiály obsahující lepidla. Stanovit emise škodlivých látek z nějakého materiálu, především pokud se skládá z několika surovin, je obtížné a pro mnohé látky nejsou v literatuře v tomto ohledu podklady. Uvolňující se chemické látky způsobují dráždění dýchacích cest nebo očních sliznic, případně obtěžují zápachem. Dýchání mechanických částeček vzniklých poškozením materiálů nebo při manipulaci může způsobit onemocnění plic a horních cest dýchacích nebo rakovinné bujení. 5.3.2

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 vodivost121. Termoregulační schopnost organismu je ovlivněna i relativní vlhkostí vzduchu122. Vzduch při vysoké vlhkosti nemá kapacitu absorbovat vlhkost z potu, pocení 120

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

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)

121

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

122

53


je neefektivní, organismus musí využít jiné způsoby chlazení a vzniká pocit nepohody.123 Optimální relativní vlhkost v interiéru se pohybuje mezi 40 a 50%.124 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 hygroskopických125 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 látky126 včetně formaldehydu. Soubor těchto látek (TVOC127) 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.128 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.129 Nejúčinějším způsobem optimalizace odérového mikroklimatu je volba takových materiálů, které odérové látky neuvolňují.130 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.

123

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

124

125

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

126 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. 127

TVOC ‐ total volatile organic compound

128

(Jokl, 2002 str. 45)

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.

129

Odérové látky mohou být ze vzduchu mimo jiné odstraněny i pomocí pokojových rostlin nebo např. použitím materiálu z ovčí vlny. Viz. 7.1.

130

54


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 výrobku131. 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 aerosoly132 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 131 Koncentrace formaldehydu se u nových a existujících budov liší. Proto se přípustné limity koncentrací v některých zemích různí podle stáří budovy. 132

Prach – pevný aerosol.

55


a zvětráváním azbestocementu. Dýchání azbestových vláken může zapříčinit vznik závažných plicních onemocnění a rakoviny. Dalším tématem jsou alergeny133. Jedná se především o prach organického původu (roztoči, pyly, zvířecí srst) nebo kovový prach. Mezi hlavní typy alergických onemocnění patří průduškové astma. 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 mikroby134 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 fytoncidů135. 5.3.3

Radon

Radon je radioaktivní plyn, který vzniká postupnou přeměnou uranu, který je v různých množstvích přítomný v zemské kůře. Radon sám se přeměňuje na další radioaktivní prvky (izotopy polonia, olova a vizmutu). Vysoká koncentrace radonu je lidskému zdraví škodlivá svými mutagenními a teratogenními účinky, i při malých dávkách hrozí nebezpečí rakoviny nebo leukémie.136 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 záření137 u betonových a nejmenší hodnoty u dřevěných staveb – zdrojem jsou tedy především silikátové materiály.138

133 Exogenní antigeny, které mohou u vnímavých jedinců vyvolat patologickou imunitní reakci, tzv. alergii. Zdroj: wikipedia.cz. 134 Např. bakterie, viry, plísně a jejich spóry, endotoxiny, mykotoxiny a antigeny o průměru od 0,1 do 100μm. (Jokl, 2002 str. 101). 135

Těkavá organická látka rostlinného původu, která zabraňuje růstu nepřátelských organismů.

Mutagenní – působí změny na buňkách a tkáních, teratogenní – způsobuje narušení vývoje orgánu během embryonálního či fetálního vývoje. Zdroj: wikipedia.cz. 136

137

Gama záření vzniká společně s alfa a beta zářením při radioaktivním rozpadu.

138

(Jokl, 2002 str. 126)

56


5.3.4

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 elektřinu139 zanedbatelný, ale nepřímé vlivy mohou mít závažné důsledky. Jedná se především o vyvolaný výboj, který může způsobit zapálení výbušných látek například v v průmyslových závodech, nemocnicích nebo laboratořích. Dalším nepříjemným účinkem je zvýšené usazování prachu na plochách interiéru s opačnou polaritou.140 Negativní vliv může mít statická elektřina na elektronické 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 vzduchu141, viz Tepelně vlhkostní mikroklima. Antistatické úpravy povrchů mimo jiné zlepšují jejich hygienické vlastnosti, protože jsou snáze udržovatelné. 5.3.5

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.142 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.143 139

U těchto osob může způsobit až ztrátu vědomí.

140

Viz Prach a kapalné aerosoly.

141

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

142

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

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

143

57


5.3.6

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.

5‐3: Koberce jsou zásobárnou roztočů, z nichž některé druhy způsobují dermatitidy nebo alergické reakce 5‐4: Snímek azbestového vlákna pořízený rastrovacím elektronovým mikroskopem

58

Přírodní materiály v architektuře → materiál a životní prostředí

6 MATERIÁL A ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ 6.1

Vliv materiálů na životní prostředí

Vystavěné prostředí je z principu založené na spotřebě stavebních materiálů: hmotnost 1 m3 budovy činí v závislosti na typu konstrukce 450 – 650 kg144 a stavební sektor je ve světovém měřítku největším konzumentem surovin. 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 přírodních zdrojů na celém světě. Geografická poloha surovinových zdrojů ztěžuje posuzování vlivů materiálů na životní prostředí, které mohou být vzdálené v místě i čase145 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.

144


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.

145

59


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

6.1.1

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. Odhady zbylých zásob vybraných materiálů ukazuje následující tabulka. Přestože odhady předpokládaných rezerv se liší, je pravděpodobné, že budou vyčerpány v historicky blízké budoucnosti. Surovina

Předpokládaná rezerva (v letech)

Minerály Kamenivo (písek, štěrk) Bauxit Borité soli Kadmium Chrom Hlína (pro pálené výrobky) Měď Hlína (pro kce z nepálené hlíny) Zlato Sádra Železo Olovo Vápenec Minerální soli Nikl Perlit Křemen Kámen Síra Titan Zinek Fosilní Uhlí Zemní plyn Ropa

velká 220 295 27 105 velká 36 velká 22 velká 119 20 velká velká 55 velká velká velká 24 70 21 390 60 40

Tabulka 2: Předpokládané rezervy nerostných surovin (zdroj: Ecology of building materials)

60


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 kyslíku146. Neudržitelné nakládání s vodními zdroji způsobilo kritický nedostatek vody v některých oblastech světa, jedna pětina lidstva nemá 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.147 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. V rámci optimalizace spotřeby surovin lze definovat dvě strategie: 1) použití lokálně produkovaných materiálů. Toto řešení může vést ke zvýšeným pořizovacím nákladům, ale zkrácení dopravních vzdáleností ve většině případů vede k lepší kontrole vlivů na životní prostředí a může přispět k větší efektivnosti využívání surovin; 2) v případě použití stavebních materiálů zpracovávaných na globálním trhu docílit maximální materiálové efektivity tak, aby vyvážila zvýšený vliv na životní prostředí díky větším nárokům na dopravu. 6.1.2

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)148, 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 životního cyklu. 146 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) 147


148

PEI – primary energy input

61


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

Výroba, údržba a obnova materiálu v běžném dřevěném domě vyžaduje cca 2000 MJ/m2 za dobu 50ti let, u domu z betonových tvárnic 3000 MJ/m2 a u složitějších staveb z oceli nebo betonu 2500 MJ/m2 149. V pasivním domě se jedná až o 50% celkové energetické spotřeby.150 Energie potřebná k výrobě materiálu   

Energie potřebná k těžbě surovin, výrobě a montáži materiálu Sekundární energie potřebná k vyhřívání pracovišť apod. Energie potřebná k transportu surovin a polotovarů

Energie potřebná výstavbě  

Energie potřebná k dopravě hotových výrobků na staveniště Energie na staveništi – provoz stavební mechanizace, nástrojů, osvětlení

Energie potřebná k údržbě a likvidaci   

Energie spotřebovávaná během údržby, opravách a modernizaci Energie potřebná k rozebrání a odstranění materiálu Energie potřebná k recyklaci

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. 149

(Berge, 2009)

150


62


6.1.3

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 CO2151 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 eutrofizace152 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. 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/m3

Ocel válcovaný nosník

Polytetrafluoretylen (PTFE)

GWP

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

M. j.

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

151

GWP 100 CO2 = 1

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.

152

63


6‐1: Životní cyklus materiálu Zdroj: Hegger, a další, 2008. str 164.

6‐2: Životní cyklus stavebního objektu.

6‐3: Principy návrhování s ohledem na snížení šedé energie.

64


6.2

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 (6‐1, 6‐2), včetně těžby a zpracování surovin, výroby materiálu, dopravy, stavby budovy, provozu budovy, její recyklace, likvidace a zpracování odpadu. Základní fáze životního cyklu materiálu jsou: 1) získávání surovin 2) zpracování surovin 3) výroba stavebního materiálu 4) návrh a výstavba 5) užívání 6) recyklace / likvidace Architektonický návrh, který bere na zřetel životní cyklus materiálu je komplexní proces, který vyžaduje rozsáhlé spektrum znalostí (6‐3). 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. 6.2.1

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.

65


120% 100%

10%

80%

20%

60%

14%

Technické zařízení Vnitřní vybavení Fasáda

40%

Nosná konstrukce 56%

20% 0%

6‐4: Orientační hodnoty svázané primární energie dle typu stavebních prvků.

120% 100% 80%

Podlahová krytina

40%

60%

80%

Vyrovnávací potěr Minerální vlna

40% 20%

Beton 37% 7%

Sádra

0% V době výstavby

Po 100 letech

6‐5: Orientační srovnání svázané primární energie zdvojené podlahy během životního cyklu.

6‐6: Orientační srovnání šedé energie v pasivních domech. zdroj: Hegger, a další. 2008. str 168

66


Materiál

Řezivo, jehličnaté přirozeně sušené

Řezivo, jehličnaté technicky sušené

Izolační korková drť přírodní

Izolační korková drť expandovaná

Ocel nízkolegovaná

Ocel vysokolegovaná

Objemová hustota

Součinitel tepelné vodivosti

Měrná tepelná kapacita

PEI neobnovit

GWP 100

AP

kg/m³

W/mK

J/kgK

MJ/kg

kg CO2 ekv.

kg SO2 ekv.

500

0.120

2340

2.27

‐1.69

0.00149

500

0.120

2340

3.02

‐1.66

0.00179

160

0.060

1800

0.333

‐1.69

0.000283

100

0.050

1800

7.1

‐1.23

0.00274

7800

48

504

23.1

1.07

0.00618

7800

15

504

81.6

4.96

0.0198

Tabulka 4: Srovnání ekologických parametrů materiálu v závislosti na zpracování. S využitím baubook.de.

6.2.2

Návrh a výstavba

Optimalizační proces v rámci návrhu je jeden z nejúčinnějších. S jednotlivými skupinami stavebních prvků je svázané různé množství šedé energie – nejvíce je obvykle přítomno v nosné konstrukci, fasádě a vnitřním vybavení (6‐4), těžké stavební konstrukce vyžadují o 20% více šedé energie než stavby lehké (6‐6). Energetická zátěž jednotlivých stavebních prvků se v průběhu času mění (6‐5) – 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



snížení počtu vrstev



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

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.

67


6.2.3

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 činnosti 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. Je možné definovat dvě strategie: 1) Použití materiálů s odolnou povrchovou úpravou která zajistí optimální údržbu. V případě poškození představují vysoké náklady na výměnu; 2) Umožnění přirozené stárnutí materiálu i s drobnými vadami.153 Nelze ale s jistotu tvrdit, že materiál s odolným povrchem vykazuje vyšší míru udržitelnosti než materiál bez povrchových úprav.154 Význam flexibilního architektonického návrhu z důvodu změny uživatelských nároků během životního cyklu materiálu byl již zdůrazněn v předchozí kapitole. 6.2.4

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.155

153

Viz stať o stárnutí v úvodu práce.

Například ze závěrů studie Empa o LCA korkových podlah vyplývá, že korková podlaha s povlakem z PVC vykazuje vetší zatížení životního prostředí než lakované korkové podlahy i přes fakt, že nevyžaduje žádnou údržbu. (Althaus, a další, 2001) 154

Starší typy staveb se recyklovaly relativně snadno díky přímočarému použití materiálů. U novějších projektů je proces recyklace výrazně složitější. 155

68


Způsoby použití materiálu v závěru životního cyklu 

Opětovné použití



Recyklace

Likvidace materiálu v závěru životního cyklu 

Získávání energie



Skládkování

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 downcycling156. 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. Množství energie uvolněné při energetické recyklaci charakterizuje výhřevnost (MJ). Výhřevnost 1 m3 dřeva je 8 000 – 13 000 MJ (odpovídá 2200 – 3600 kWh). Objemová hustota

Vlhkost

Výhřevnost

kg/m3

%

MJ

Řezivo, borovice

450

12

8775

Oriented strand board (OSB)

620

4

12555

Medium density fibreboard (MDF)

725

7.5

15843

Materiál

Tabulka 5: Srovnání výhřevností materiálů. Zdroj: Hegger, a další, 2008

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. 156

69


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.

6.3

Hodnocení vlivu materiálu na životní prostředí

Vliv materiálu na životní prostředí je dán celým jeho životním cyklem a pro účely vyhodocování tohoto vlivu byly vyvinuty různé metody hodnocení. Cílem těchto metod je zmapování a zhodnocení životního cyklu materiálu, od těžby suroviny, přes výrobu a použití materiálu, až po jeho likvidaci a navrácení zpět do cyklu. Důraz se klade zejména na emise do ovzduší, vody i půdy a na spotřebu energie a materiálů. V principu se jedná o dvě metody: 1) Hodnotí materiálové vstupy (MIPS); 2) Hodnotí výsledné vlivy na životní prostředí (LCA). 6.3.1

Analýza materiálových toků (MIPS157)

Tato metoda byla vyvinuta v devadesátých letech ve Wuppertal institutu pro klima, prostředí a energii.158 Může být využita pro hodnocení ekologické efektivity ve všech měřítkách, od produktu ke komplexním systémům. Výpočet bere v úvahu všechny materiály potřebné k výrobě daného materiálu. Celkový materiálový vstup (Material Input – MI) je následně vztažen k počtu servisních jednotek.159 Materiálová intenzita (Material Intensity) je materiálový vstup ve vztahu k vlastní hmotnosti materiálu, materiálové intenzity jsou rozděleny podle původu jednotlivých zdrojů na abiotické, biotické, půda, voda, vzduch. Pomocí této metody nelze přímo hodnotit míru znečištění, odpadů a dalších negativních aspektů, které s použitím materiálu souvisí. Jedná se o jednoduchou, ale srozumitelnou metodu, pomocí které lze srovnávat spotřebu surovin pro různé varianty řešení. Zlepšení efektivity lze docílit buď snížením materiálových vstupů nebo zvýšením servisních jednotek. 6.3.2

Hodnocení životního cyklu (LCA160)

Díky LCA jsme schopni posoudit a porovnat vliv jednotlivých produktů na životní prostředí, platformou pro LCA je evropská norma EN ISO 14.040 – 14.044. LCA bere v úvahu všechny procesy v souvislosti s užitím materiálu, od těžby suroviny, přes její dopravu, zpracování, užití v budově a konečnou likvidaci. 157

MIPS – Material Input Per Service.

158

http://www.wupperinst.org/

Například u osobního vozu se počet servisních jednotek rovná počtu kilometrů během celého životního cyklu vozu. Čím menší je materiálový vklad na 1 kilometr, tím větší je ekologická efektivita vozu. 159

160

LAC – Life Cycle Assesment.

70


Dopady na životní prostředí jsou porovnávány pomocí environmentálních ukazatelů – PEI, GWP100, ODP, AP, EP a POCP161. Oproti MIPS je pomocí této metody možné porovnávat environmentální dopady jednotlivých materiálů. Jednotlivé ukazatele ale není možné sčítat a nelze tudíž definovat obecnou hodnotu, která by umožnila celkovou interpretaci. V této souvislosti zavedly některé evropské země standardy, které umožňují zhodnocení pomocí jednoho ukazatele. Váha jednotlivých ukazatelů je ale stanovena subjektivně a platnost výsledného parametru je tudíž z vědeckého hlediska problematická.162 6.3.3

Nástroje hodnocení

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. Ta jsou rozdělena dle tří principů udržitelné výstavby do třech základních skupin – environmentální, sociální a ekonomické. 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 ekologii163. Pomocí tohoto nástroje lze zhodnotit varianty konstrukčních skladeb z hlediska součinitele prostupu tepla, objemové hustoty, PEI, GWP100, AP a tzv. ekoindikátoru OI3KON. 164

6‐7: Hodnocení konstrukční skladby pomocí Baubook. Zdroj: www.baubook.at.

161

více viz 6.1.2 Energetické zdroje a 6.1.3 Emise a jiné negativní vlivy na životní prostředí

162

např. Ökoindikator OI3KON

163

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

164

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

71

Přírodní materiály v architektuře → traviny a vlákna rostlin. a živočiš. původu

6‐8: Dům v kožichu. Mladá Boleslav, Česká republika. Autor: Petr Suske. Foto: Ester Havlová

6‐9: Stock Orchard Street. Autor: Sarah Wigglesworth. Foto: Paul Smoothy.

72


7 TRAVINY A VLÁKNA A ŽIVOČIŠNÉHO PŮVODU

ROSTLINNÉHO

Traviny a vlákna rostlinného a živočišného původu v sobě skrývají velký potenciál co se týče využití ve stavebním průmyslu. Rostliny, většinou travnatého typu produkují stébla s vysokým obsahem celulózy a vzduchu a jsou vhodné pro výrobu stavebních izolací, ať již ve formě sypkého plniva, balíků, rohoží nebo desek. Odrůdy jako žito, pšenice nebo len obsahují přírodní lepidla a mohou být lisovány do desek bez použití umělých pojiv. Stébla trav se dají rovněž využít jako přísady do hliněných směsí. Pro účely tepelné izolace lze použít balíky slámy naskládané na sebe, pokud jsou dostatečně slisované mohou plnit i nosnou funkci. Očištěná lněná nebo konopná vlákna lze použít na výrobu plátna, koberců nebo lan a na tepelné izolace. Bambus se v zemích svého vzniku používá jako základní konstrukční a stavební materiál včetně lešení, v našich zeměpisných šířkách nalézá své uplatnění jako podlahová krytina. Jutové tkaniny se využívají jako vyztužení omítkových vrstev nebo jako geotextilie, podobně jako kokos. Rostliny mohou být významným zdrojem sloučenin používaných ve stavebnictví. Většinu těchto materiálů lze recyklovat kompostováním nebo formou energetické recyklace. Další významnou kapitolou je využití živé vegetace ve formě vegetačních střech nebo popínavých rostlin. Význam pro vnitřní klima domu má i zeleň použitá v jeho bezprostředním okolí.

73


7.1

Ovčí vlna

Ovčí vlna je obnovitelná surovina, která se ve stavebnictví využívá na produkci tepených izolací. S jejím zpracováním je spojena nízká svázaná energie i další ekoindikátory (tab. 6), je recyklovatelná a na konci svého životního cyklu kompostovatelná. Tepelné izolace z ovčí vlny dosahují součinitele tepelné vodivosti v rozsahu λ = 0.038 – 0.050 W/(mK) a dokáží na sebe vázat velké množství vody s minimálním vlivem na jejich tepelně technické vlastnosti. V závislosti na vlhkosti interiéru je tato vlhkost do ovzduší zpětně uvolňována – jedná se o podobný princip jako u materiálů z nepálené hlíny. Tím se vlna liší od ostatních tepelných izolací zmíněných v této práci. Vzhledem k tomu, že vlna neobsahuje plniva, není odolná proti tlaku a není proto vhodná na použití například v kročejových izolacích. Díky její trvalé pružnosti je vhodné její použití v těžko dostupných místech a při aplikaci nedochází k téměř žádném prořezu. Díky složení svých vláken je vlna schopna absorbovat a neutralizovat škodlivé látky z ovzduší v interiéru budov. Jedná se např. o formaldehyd, škodlivé látky využívané při zpracovávání dřeva, škodlivé látky z laků, ošetřovacích a desinfekčních prostředků, cigaretového kouře apod. Předpokladem pro tuto funkci je umístění vlny v co nejtěsnějším kontaktu s vnitřním prostředím budovy. Surovina je získávána z živých zvířat, před zpracováním prochází kontrolou veterinární správou, je vyprána, ošetřena proti poškození hmyzem a upravena aby se vlákno stalo poddajnější. Tyto úpravy ovčího vlákna neznemožňují jeho pozdější kompostování. Materiál z ovčí vlny má dlouho životnost a nedochází k jeho znehodnocení vlivem tepla nebo chemikálií. Při zpracovávání není třeba používat speciální ochranné pomůcky, vlna je příjemná na dotek a nezpůsobuje podráždění kůže nebo oční sliznice.

7.2

Rákos

Rákos je dalším z tradičních stavebních materiálů, na rozdíl od slámy je výrazně tvrdší a pro velký obsah kyseliny křemičité nepodléhá samovznícení. Ve stavebnictví se používá jako surovina pro střešní krytiny, podklad pod omítky a tepelně izolační desky. Součinitel tepelné vodivosti kolísá od 0,040 W/(m.K) do 0,060 W/(m.K). V souvislosti s rozšiřováním hliněných a vápenných omítek dochází k zvýšenému používání rákosových rohoží jako nosičů omítek na dřevěné nebo železobetonové konstrukce. Krytina z rákosu se od druhé světové války přestala téměř používat. Sestává se z prostorových prvků, takzvaných došků, které se přivazují ke střešním latím. Pokud je dodržen předepsaný minimální sklon střechy (45°), je střecha odolná i proti přívalovému dešti a sněhu. Při dostatečné tloušťce může střecha dlouhodobě odolávat působení atmoseferických vlivů a zároveň plnit funkci tepelně izolační. Pro splnění normových požadavků je třeba doplnit dodatečnou tepelnou izolaci.

74


7.3

Konopí

Konopí je jedna z nejstarších technických plodin, která se používala jako lék, pro výrobu tkanin, lan, papíru nebo jako stavební materiál. Jeden hektar osetý konopím může vyprodukovat 2,5 – 4 x více celulózy než jeden hektar lesa a pro ochranu rostlin konopí není zapotřebí insekticidů, protože obsahují látky které odpuzují hmyz. 165 V současném stavebnictví se konopí využívá především jako tepelně izolační materiál nebo příměs do jiných materiálů. Materiál vyrobený z konopí má dobré tepelně166 a zvukově izolační vlastnosti, je difuzní a hygroskopický. Při výrobě se nepoužívají těžké kovy ani formaldehydy. Tepelně izolační materiály167 se obvykle dodávají v rohožích nebo rolích, obsahují 82 – 85% konopných vláken, 10 – 15% dvousložkových vláken a 3 – 5 % sody, která plní funkci ochrany před ohněm. Pro utěsňování se využívají mechanicky upravená a impregnovaná konopná vlákna (konopná koudel). Konopná plsť se používá jako kročejová izolace, drť z konopného pazdeří168 nachází své uplatnění jako sypký izolační materiál. Granulát z konopného pazdeří se používá pro výrobu lehčené malty, zvápněním a slisováním drti z konopných stonků se vyrábí stavební materiál, který slouží jako náhražka betonu169. Jeho pevnost v tlaku je ale výrazně nižší než u betonu a proto musí být používán v kombinaci s jiným materiálem, který přenáší vertikální zatížení.

7.4

Len

Podobně jako konopí se jedná o tradiční technickou plodinu. Ve stavebnictví se uplatňuje ve formě plsti, pružných desek nebo volně sypaný jako tepelná izolace.170 Tepelně izolační materiály z lnu vykazují podobné tepelně izolační parametry jako minerální vlna (součinitel tepelné vodivosti = 0,040 W/(m.K))171. Lněná vlákna jsou velmi odolná v tahu, ale snadno se lámou. Spojují se pomocí bramborového škrobu a kvůli lámavosti se do lněných výrobků přidávají polyesterová vlákna. Len je dobře hořlavý, proto je nutné zajistit jeho požární odolnost pomocí impregnace borovými solemi, vodním sklem nebo sloučeninami amoniaku. V případě, že není lněný výrobek ošetřen boraxem jej lze dobře kompostovat. Při delší expozici řeznému prachu je vhodné používat ochranné prostředky. 165

(Chybík, 2009 str. 125)

Vykazuje podobné tepelně izolační parametry jako minerální vlna (součinitel tepelné vodivosti = 0,040 W/(m.K)), (Canabest, 2010).

166

167

Výrobce např. firma Hock Gmbh. pod obchodním názvem Thermo‐Hanf.

Pazdeří je dřevitá dužina obsažená ve stoncích rostlin, která se odděluje od vláken při průmyslovém zpracovávání konopných stonků. 168

169

Výrobce např. Lime Technology, pod obchodní názvem Tradical Hemcrete.

170

Výrobce např. Waldviertler Flachshaus.

171

(Waldviertler Flachshaus, 2010)

75


7‐1: Slaměný dům Eschenz: celkový pohled. Zdroj: strohhaus.net.

7‐3: Slaměný dům Eschenz: detail interiéru s krbem. Zdroj: strohhaus.net.

7‐2: Slaměný dům Eschenz: detail vstupu. Zdroj: strohhaus.net.

Slaměný dům Eschenz pro čtyřčlennou rodinu se nachází na parcele s vlhkým podložím. Celý objekt je proto vyzdvižen nad úroveň terénu kromě betonového jádra, které obsahuje hygienické zázemí a vinný sklípek. Betonové jádro zároveň rozděluje dispozici na dvě části – dětské ložnice v jižní části a obývací pokoj, ložnici rodičů a pracovnu v severní části. Speciálním rysem domu je jeho konstrukční systém. Kromě jádra byl vystaven z lisovaných slaměných desek. Podlaha, strop i stěny jsou tvořeny sendvičovými prvky, které se skládají z vysoce stlačené vnější části s nosnou funkcí a výplňové části s termoizolační funkcí. Ochranu slaměných desek proti větru a dešti tvoří fasáda ze zeleného vlnitého polykarbonátu. Všechny prvky byly prefabrikovány a na místě sestaveny. Doba výstavby 4 měsíce. Autor: Felix Jerusalem Návrh: 2004 Realizace: 2005 Místo: Eschenz, Švýcarsko

76


7.5

Sláma

Sláma je vedlejší produkt při produkci zrnin. Evropská historie pamatuje četné použití slámy především z pšenice, žita, ječmene a ovsa na utěsňování spar mezi trámy, na řezanku do nepálených cihel nebo jako přísadu do omítek. Posun v použití slámy představovalo zavedení lisů do zemědělské výroby, které zpracovávají slámu do formy balíků. Sláma ve formě balíků obvykle plní funkci tepelné izolace, v menší míře může být použita jako nosná konstrukce. Přibližně 70% vyprodukované slámy se využívá pro účely zemědělsví, 30% tvoří nadprodukci. Vzhledem k tomu, že se sláma zpracovává pouze mechanicky, dosahuje velmi nízkých hodnot svázané primární energie, i dalších ekologických parametrů (tab. 6). Sláma a její zpracování je regionální záležitostí. Pokud je v rámci jejího použití nezbytná doprava na větší vzdálenosti, projeví se to negativně na jejích ekologických charakteristikách. Slámu je nutné chránit před vlhkostí ‐ má negativní vliv na její kvalitu, způsobuje výskyt plísní a nekontrolovatelný nárůst tepelné vodivosti. Vyšší vlhkosti než 20% by v slaměné konstrukci neměla být dosažena ani krátkodobě. Při styku s vodou sláma rychle uhnívá a může dojít k výskytu spor hub a plísní, které mohou ovlivňovat zdraví obyvatel. Z hlediska hořlavosti se slisovaná sláma chová podobně jako dřevo – na povrchu se vytvoří zuhelnatělá vrstva, která materiál chrání proti dalšímu šíření ohně. Po zabudování do stěn lze dosáhnout požární odolnosti 30 – 90 minut.172 Tepelná vodivost slámy se obtížně stanovuje a závisí na vlhkosti, objemové hmotnosti i uspořádání stébel.173 Sláma má dobré akustické vlastnosti. Suchá sláma není zdrojem alergenů a neobsahuje spóry a plísně. Kromě skotu je pro živočichy nepoživatelná. Mohou ji vyhledávat ptáci a hlodavci pro stavbu hnízd nebo pro zbytky potravy. Kromě slaměných balíků se ve stavebnictví využívají i nenosné a nosné panely z lisované slámy. Nenosné panely se lisují z rozřezané slámy pod velkým tlakem a za vysoké teploty, při nichž jsou eliminováni případní škůdci. V případě kvalitní suroviny se zpracuje až 98% suroviny. Slaměné jádro se polepuje třívrstvou recyklovanou lepenkou za použití dvousložkového lepidla. Tloušťka panelu je 60 mm, tepelná vodivost λ = 0.102 W/(m.K).174 Způsob výstavby je obdobný jako u sádrokartonu, panely jsou ale samonosné a nepotřebují doplňkovou konstrukci. Mají větší odolnost proti mechanickému poškození a na poklep nezní dutě. Nosné panely z lisované slámy se vyrábí podobně jako panely nenosné.175 Jedná se o ploché slámovláknité desky (OSF) o tloušťce max 125 mm bez krycí vrstvy z lepenky.176 172

(Chybík, 2009 str. 183)

Údaje uvedené v literatuře se v této souvislosti značně rozchází. Smluvní hodnoty v Německu uvádí pro ρ = 90 – 110 kg/m3 hodnoty λ = 0.052 W/(m.K) kolmo k vláknům a λ = 0.080 W/(m.K) rovonoběžně s vlákny. Česká norma o tepelné ochraně budov slámu nezná. 173

174

Výrobce např. Ekopanely CZ pod obchodním názvem Ekopanely. www.ekopanely.cz.

175

Výrobce např. Blumenfeld pod obchodním názvem Stropoly OSF. www.blumenfeld.at.

Za použití těchto panelů navrhl například architekt Felix Jerusalem experimentální dům ve švýcarské obci Eschenz, viz strana 72. 176

77


7‐6: California Academy of Sciences: pohled na vegetační střechu. Foto: Tim Griffith.

7‐4: California Academy of Sciences: koncepční model střechy. Foto: RPBW.

7‐5: California Academy of Sciences: řez átriem. Foto: RPBW.

California Academy of Sciences. Nová budova Akademie v Golden Gate Park má pod jednou střechou zajistit optimální podmínky pro výstavní, vzdělávací a výzkumné aktivity. Součástí projektu je energeticky úsporný systém vytápění a chlazení, výběr ekologických stavebních materiálů, recyklace stavebních materiálů původních budov, návrh přirozeného osvětlení, ventilace, úsporného využití vody a využití dešťové vody. Vegetační střecha o ploše 2,5 akru je osázena 1,7 miliony sazenic devíti druhů místní suchomilné vegetace, které nevyžadují závlahu. Poskytují přirozené prostředí pro místní ptáky a hmyz. Ročně zabrání vegetační střecha odtoku 1 milionu litrů vody. California Academy of Sciences je jedním z deseti pilotních projektů udržitelné veřejné výstavby Odboru životního prostředí města San Francisco. Certifikačním systémem LEEDS (Leadership in Energy and Environmental Design) obdržela nejvyšší ohodnocení LEEDS Platinum. Autor: Renzo Piano Návrh: 2000 – 2005 Realizace: 2005 – 2008 Místo: San Francisco, USA

78


7.6

Živá vegetace

Povrchy budov mohou být chráněny živými rostlinami. Rozlišujeme v zásadě dva typy – vegetační střechy a fasády chráněné rostlinami. Významná je i zeleň použitá v bezprostředním okolí budovy. Zeleň v okolí budov přispívá k zmírnění tepelné a hlukové zátěže a působí pozitivně na lidský organizmus i nepřímo (pohled do zeleně). Vegetace ovlivňuje kvalitu vzduchu – okysličuje ho, upravuje teplotu, snižuje prašnost, částečně absorbuje znečištění, pozitivním způsobem přispívá k elektroinotovému mikroklimatu a váže oxid uhličitý. Snižuje odtok dešťových vod a zpomaluje odpařování vody. Stromy zároveň absorbují zvuky a fungují jako protihluková bariéra.177 Vegetační střecha je střecha, která je pokryta půdou nebo substrátem, který se nachází nad hydroizolační vrstvou střechy. Zpravidla se rozděluje na extenzivní a intenzivní. Extenzivní vegetační střecha má nižší porost, obvykle se jedná o skalničky, trávu, nebo mechy, které jsou osazeny na tenké vrstvě vegetačního substrátu (do 30 cm). Tyto rostliny snesou extrémní podmínky včetně velkých výkyvů teplot a nedostatku vláhy. Intenzivní vegetační střecha je osázena vyšším porostem (květinami, keři, stromy), které jsou osazeny na substrátu o tloušťce min. 30 cm; maximální tloušťka je omezena únosnosti konstrukce. Vyžadují větší péči než střechy extenzivní, která je srovnatelná s běžnými zahradami. V případě statických omezení lze použít tzv. lehký substrát, který při nasycení vodou váží pouhých 50 kg/m2. Použití vegetačních střech snižuje odtok dešťových vod178 a při správném provedení se prodlužuje životnost hydroizolace, která není vystavena velkým výkyvům teplot, jako u běžných střešních krytin. Oproti všeobecně zažité představě vegetační střechy nemusí nutně zlepšovat tepelně izolační parametry konstrukce ‐ v případě nasycení substrátu vodou mohou mít dokonce účinek opačný.179 Vegetační střechy mají pozitivní vliv na aerosolové a akustické mikroklima, zachytávají z ovzduší prach a nečistoty a díky pohlcování hluku snižují hlukovou zátěž v zástavbě. Jedním z podstatných konceptů při použití vegetačních střech je náhrada zelené plochy, kterou zabereme výstavbou budovy. Pravidlo zní: „Zeleň, která by mohla růst na ploše zastavěné objekty a komunikacemi, musí být nahrazena zelení na objektu (střeše, fasádách) a uvnitř objektu (atria, skleníky)“.180 Popínavé rostliny mají obdobné účinky na budovy jako zelené střechy. Zlepšují tepelně technické a zvukově izolační vlastnosti stěn, chrání stěny před větrem a vlhkem a zlepšují kvalitu vzduchu v okolí. Protože rostliny, zabraňují vysokým tepelným výkyvům, přispívají k vyšší trvanlivosti fasád. Zvláštní kategorií je systém vertikálních zahrad (viz str. 76). 177

(Schleger, a další, 2008)

178

Vegetační střecha dokáže zadržet a následně odpařit 30 – 50% dešťové vody. (Wooley, 2006 p. 105)

V případě nedostatečné tepelné izolace a v případě, že je substrát suchý nebo pouze vlhký, může ale tepelnou zátěž podstřešních prostor omezovat. 179

Příkladem aplikace vegetační střechy je projekt California Academy of Sciences janovského studia Renzo Piano Building Wokrshop, viz str. 74. 180

79


7‐7: Caixa Forum. Madrid, Španělsko. Autor: Herzog & de Meuron. Foto: Patrick Blanc. 7‐8: Museum du quai Branly. Paříž, Francie. Autor: Jean Nouvel. Foto: Patrick Blanc. 7‐9: Rodinný dům. Brusel, Belgie. Autor: Philippe Samyn. Foto: Patrick Blanc.

Patrick Blanc. Mur vegetal je systém zelených stěn patentovaný francouzským botanikem Patrickem Blancem. Inspirován tropy, pěstuje na svislých plochách rostliny bez subtrátu, pouze za použití ocelové konstrukce, desek z expandovaného PVC a vrstvy z polyamidové plsti. Zeleň v podobě vertikálních zahrad může nahradit zeleň, která byla zlikvidována výstavbou domu, funguje jako hluková bariéra, reguluje teplotu uvnitř domu a pohlcuje nečistoty z okolního vzduchu. Díky nepřítomnosti substrátu je konstrukce velmi lehká, vertikální zahrady vyžadují minimální údržbu. Systém vertikálních zahrad vnáší do města novou, „měkkou“ architektonickou kvalitu, která je v příkrém kontrastu s „tvrdými“ povrchy klasických fasád. Nejznámějšími stavbami, kde byl systém vertikálních zahrad použit je Muzeum Quai du Branly od Jean Nouvela a kulturní centrum Caixa Forum od Herzog & de Meurona. Autor: Patrick Blanc

80


Tabulka 6: Srovnání hodnot tepelných izolací z přírodních materiálů s referečními produkty. Za použití baubook.at.

Materiál (vnější stěna)

Slaměné balíky Waldland Baustrohballen

Ovčí vlna Isolena Premium

Minerální vlna Minerální deska STO

Konopné izolační desky Thermo Hanf Premium Lněné izolační desky Waldviertler Flachshaus Polystyren Polystyren EPS 20

7.7

Součinitel prostupu tepla

Tloušťka d

PEI neobnovit

W/m2K

m

0.162

GWP 100

AP

OI3KON

MJ/kg

kg CO2 ekv./m2

kg SO2 ekv./m2

0.30

26.65

‐39.3750

0.027405

‐38

0.161

0.26

76.44

0.2324

0.013832

‐32

0.162

0.30

161.82

16.0805

0.037657

‐23

0.162

0.24

298.56

‐1.2768

0.051744

‐20

0.162

0.24

326.40

1.1616

0.074112

‐15

0.161

0.23

469.20

15.8700

0.102580

‐4

Zhodnocení

Vliv na životní prostředí: materiály na bázi rostlinných a živočišných vláken obecně vykazují nízké hodnoty svázané primární energie i dalších ekoindikátorů. Environmentální přínos těchto materiálů může významně omezit případné použití cizích přísad pro zlepšení jejich vlastností, například pro omezení hořlavosti, nasákavosti nebo zvýšení odolnosti proti biologickým škůdcům. Z tabulky 6 je patrné že, z pohledu celkové balance ekoindikátorů mohou některé přírodní izolační desky vykazovat horší parametry než minerální vlna. To je dáno právě přísadami proti lámavosti a hořlavosti. Delší dopravní vzdálenosti mohou environmentální přínos těchto materiálů rovněž razantně zhoršit. Typickým příkladem je bavlna, při jejímž pěstování jsou ve velkém množství aplikovány herbicidy na ochranu proti plevelům, pesticidy na ochranu proti škůdcům a defolianty na odstranění listů před sklizní plodiny. Proti hoření, plísním a hlodavcům se napouští boraxem181 a tudíž jí nelze kompostovat a další zátěž vytváří doprava na delší vzdálenosti. Vliv na zdraví člověka. V rámci návrhu je třeba brát v úvahu vliv na zdraví člověka během zpracovávání materiálu i během přítomnosti materiálu ve stavbě. Lze tvrdit, že ve srovnání s minerální nebo skelnou vlnou182 dochází při práci s materiály na bázi travin k minimálnímu dráždění pokožky a dýchacích cest. Z pohledu vlivu na vnitřní prostředí je třeba dbát na obsah a charakter přísad a na správné technologické postupy, především kvůli zvýšené náchylnosti těchto materiálů k vlhkosti. Ta může vést k jejich destrukci a v důsledku jejího působení se mohou do vnitřního prostředí budov dostávat spóry a toxiny produkované houbami nebo plísněmi, které mohou ohrožovat zdraví obyvatel. Borax ‐ Tetraboritan sodný Na2B4O7 ‐ je anorganická sloučenina s širokou paletou využití, např. jako retardér hoření, insekticid nebo přísada proti napadení houbami.

181

182 Při manipulaci s minerální vlnou může dojít k podráždení očí, kůže a dýchacího traktu a vlákna mohou být člověkem vdechnuta. Delší vystavení tomuto materiálu může vést k dlouhodobým zdravotním následkům včetně vzniku rakoviny.

81


Zhodnocení. Sláma ať už ve formě lisovaných balíků nebo volně ukládané slámy do dutiny je představitelem „alternativních“ stavebních materiálů. Její použití je zpravidla spojováno s experimentální výstavbou a výstavbou svépomocí. Obecně vžitý předpoklad cenové úspornosti staveb ze slámy je dán především vysokým podílem svépomoci nebo práce dobrovolníků při takové výstavbě, v případě kvalitního provedení slaměné stavby jsou pořizovací náklady srovnatelné s běžnou výstavbou183. Výstavba je pracná, pomalá a náročná na pracovní sílu. Většímu rozšíření staveb ze slámy brání její proměnlivé mechanicko ‐ fyzikální vlastnosti i efektivita zpracování. Během výrobního procesu a zabudování do stavby je sláma náchylná na dodržení technologických postupů184 a správné řešení konstrukčních detailů. Její použití zůstane pravděpodobně omezeno na stavby menšího rozsahu a stavby experimentální. Využití lisovaných balíků slámy v rámci architektonického návrhu může vyústit v ojedinělé stavby s výraznou architektonickou kvalitou (6‐8, 6‐9). Zpravidla se jedná o na pohled masivní konstrukce, které v případě omítnutí vykazují příjemný, nepravidelný povrch. Pohledová sláma má zajímavou texturu, zemitou teplou barvu, příjemně voní a napomáhá začlenění budovy do okolní krajiny. Průmyslově vyráběné tepelně izolační prvky na rostlinné nebo živočišné bázi jsou významnou alternativou k standardním materiálům. Mohou jim úspěšne konkurovat díky srovnatelným mechanicko ‐ fyzikálním vlastnostem i technologií výstavby a díky využití obnovitelných zdrojů mohou přispět ke zkvalitnění výstavby v kontextu udržitelného rozvoje. Využití zeleně na objektu i v jeho okolí výrazným způsobem přispívá ke kvalitě životního prostředí především ve městech, důležité je snižování odtoku dešťových vod, vegetační střecha má pozitivní vliv výraz střešní krajiny. Systém vertikálních zahrad představuje příležitost jak znovu vnést do měst zeleň, která odtud byla člověkem odstraněna. Tyto fasády mají výrazné haptické kvality, specielně pokud jsou postaveny do kontrastu s „tradičními“ fasádami.

183

(Wooley, 2006 str. 72)

Například Chybík (2009) uvádí mimo jiné tyto podmínky: před zabudováním je třeba prověřit míru vlhkosti slámy, jinak dojde k vzniku plísní a nekontrolovatelnému zvýšení tepelné vodivosti; je třeba věnovat pozornost vlhkosti nanášené omítky, protože v případě dlouhotrvajícího vysychání může dojít k provlhčení slámy a započetí degradačních procesů (str. 178); nesmí být vystavena prostředí s vyšší relativní vlhkostí vnitřního vzduchu než φ = 75% (str. 179); nesmí být sklízena ráno a pozdě večer (str. 180); nesmí obsahovat zbytky potravy a musí být včas omítnuta, aby nemohli živočichové proniknout do slaměné hmoty (str. 187) apod. 184

82

Přírodní materiály v architektuře → hlína a hliněné materiály

8 HLÍNA A HLINĚNÉ MATERIÁLY 8.1

Úvod do problematiky stavění z hlíny

Hlína je po bambusu druhým nejdůležitějším stavebním materiálem ve světě. Více než 30% světové populace žije v hliněných obydlích, v zemích třetího světa je to přes 50%. Použití hlíny jako stavebního materiálu závisí na lokalitě. V chudších regionech reprezentuje hlína nejdostupnější stavební materiál, ve střední Evropě je obliba moderního stavění z hlíny dána snahou o docílení zdravého vnitřního prostředí budov, ekologickým povědomím a architektonickou kvalitou materiálu. Kromě několika specifických typů hlíny, například té, co je potřeba k výrobě keramických dlaždic a obkladů, je hlína jako stavební materiál dostupná téměř všude. Nejvhodnější materiál pro výrobu hliněných konstrukcí se nachází zhruba ve čtyřech až pěti metrech pod zemským povrchem. 

Stavba hliněných budov způsobuje minimální znečištění životního prostředí. Co se týče budov pro individuální bydlení, nemá technika stavění ze sušené hlíny prakticky žádnou konkurenci z hlediska nízkého znečištění životního prostředí. Nejvhodnější je použití hlíny, která je přítomná na místě staveniště a která se vytěžila například jako vedlejší produkt hloubení základů. Pokud je nutné hlínu nebo její produkty na staveniště dopravovat, ekologický aspekt stavění z hlíny se snižuje.

83




Užití vhodné sušené hlíny nezpůsobuje žádná zdravotní rizika. Použití tohoto materiálu pozitivně působí na mikroklima v realizovaných prostorách.



Odpad z pálených nebo sušených stavebních výrobků je inertní a nepředstavuje zatížení pro životní prostředí. Vyjímkou jsou barvené cihly nebo dlaždice, které obsahují těžké kovy, ohnivzdorné cihly které obsahují rozpustný chrom a komínové tvarovky, které za dobu své životnosti absorbovaly množství aromatických uhlovodíků. Odpady z těchto produktů musí být ukládány na zvláštních skládkách. Pokud je dům ze sušené hlíny, která neobsahuje cizí přísady, na konci svého životního cyklu je hlína fyzikálně a chemicky nezměněná a může být navrácena do přírody.

Hlína je dostatkovou surovinou, která se ve většině případů dá těžit přímo na staveništi, vyžaduje nízké vstupní energie a v případě vhodného projektového řešení stavby a stavebních detailů mají hliněné stavby vysokou životnost. Hlína vytváří příznivé vnitřní mikroklima regulací tepelně vlhkostních poměrů uvnitř budovy a tím pozitivně působí na zdraví člověka. Je schopná rychle přijmout vysoký obsah vzdušné vlhkosti a postupně jí zpět uvolňovat do vnitřního prostředí, pohlcuje zápachy. Stavby z hlíny jsou snadno recyklovatelné. Základní charakteristika hliněných konstrukcí       

Vhodné pro nízkopodlažní zástavbu Vysoká trvanlivost v suchém prostředí Bez aditiv vysoká citlivost na vlhké prostředí, je třeba je chránit před vodou a vlhkem, zabránit kondenzaci vodních par v konstrukci Dobrá tepelná akumulace, pocit tepelné pohody Součinitel tepelné vodivosti nevyhoví při běžných tloušťkách normě a konstrukce je třeba doplnit o další tepelnou izolaci Vysoká sorpční schopnost hliněných omítek Vysoký stupeň smršťování při vysoušení, 3‐12%

V případě správného složení homogenní hliněné směsi můžeme dosáhnout dobrých pevnostních charakteristik výsledného materiálu. Podobně jako kámen má hlína nízkou pevnost v tahu a ohybu. V prvních měsících je hliněná konstrukce měkká, po několika letech však dosáhne vysoké pevnosti. Hlavním problémem, kterému je třeba předcházet, je nízká odolnost hliněných konstrukcí vůči vodě.

8‐1: Typické aplikace hlíny. Zleva doprava: [1] Hliněná omítka, [2] Hutněná hlína do bednění, [3] Hutněná hlína s vkládanými vrstvami z cihel, [4) Sláma s hlínou, [5) Sendvičová konstrukce z hliněných materiálů, [6] Hliněná vyzdívka do prefabrikovaného dřevěného skeletu. Zdoj: (Hegger, a další, 2006)

84


8.2

Historie hlíny v architektuře

Ve světě -

Nejstarší stavby na kamenné podezdívce nalezené v Jerichu, 8000 př. n. l. Starý Egypt – znalost hliněné klenby, v hrobu v mastabě nalezeny zbytky 5000 let starých hliněných kvádrů. Pakistán – 3000 let staré stavební techniky nalezené britskými archeology. Mnoho historických příkladů hliněných měst – Jericho, Timbuctoo; Babylonská věž i Velká Čínská zeď byly částečně hliněné. Civilizace Indu ‐ hlína dusaná do bednění i použití nepálených cihel (2500 ‐ 1800 př. n. l.). Jemen – hliněná města s několikapodlažními budovami až do dnešních dnů. Inkové v Peru a Chile ovládali techniku hliněných staveb dlouho před příchodem evropanů. V poválečném Německu došlo k přechodnému boomu používání nepálených cihel z důvodu akutního nedostatku stavebního materiálu. Města a vesnice v Rusku byly po II. světové válce obnoveny díky stavební technologii z hlíny. K renesanci hliněných staveb dochází na přelomu 20. a 21. století, kdy se začíná klást důraz na ekologičnost stavebních materiálů a jejich snadnou recyklaci.

V českých zemích -

-

-

-

První písemné zmínky z 13. ‐ 14. století. K dalšímu oživení došlo na přelomu 16 a 17. století díky rozsáhlým požárům budov s dřevěnými konstrukcemi. „Ohňový patent“ Marie Terezie z roku 1751 přikazuje, aby kuchyně a komíny byly zděné, dřevěné stavby se chránily hliněnými omazávkami.185 Dvorní dekret z r. 1819 umožňuje poddaným vyrábět na svých pozemcích hliněné cihly pro vlastní potřebu i na prodej. Na základě stavebního řádu pro Království České z roku 1864 bylo dovoleno na stavby jako pojivo používat hlíny; bylo možné, aby obytná stavení byla zevnitř postavena z vepřovic a hospodářská stavení z nich mohla být vystavěna celá. V naší zepěmisné poloze se hliněný dům nachází především v oblasti jižní a střední Moravy. Míra použití nepálené hlíny se postupně zmenšovala, pálená cihla se začala používat pro exponované části staveb a jako známka zámožnosti stavitele. Vynález kruhové pece F. Hoffmannem ve Vídni roku 1867, který výrazně zefektivnil a především zlevnil technologii výroby pálených cihel, měl za následek snížení poptávky po nepálených cihlách. Na základě lobbingu cihlářského průmyslu se podařilo roku 1914 prosadit úplný zákaz používání nepálených cihel ve stavbách. Nepálené cihly mohly být použity jen za předpokladu udělení vyjímky stavebním úřadem. K přechodnému návratu k hliněným cihlám došlo po druhé světové válce používaním hlinobetonu.

185

(Chybík, 2009 str. 39)

85


8‐2: Haus Rauch. Exteriér a interiér. Foto: Beat Bühler.

8‐3: Haus Rauch. Vzorky monolitické dusané konstrukce. Foto: Martin Rauch.

Haus Rauch. Rodinný dům v Rakouském Vorarlbergu působí dojmem přísného monolitu, který je vytlačen ze zemského povrchu. Jednoznačná architektonická forma s ostrými rohy záměrně kontrastuje s klasickými organickými tvary hliněných domů. Jako materiál pro stěny, podlahy a omítky je použita hlína vytěžená v místě staveniště, hlavním výtvarným motivem je monolitická dusaná hliněná konstrukce stěn. V exteriéru jsou mezi vrstvy dusané hlíny vkládány cihelné pásky, které podtrhují horizontalitu stavby a zdůrazňují hru světla a stínu. V interiéru se uplatňují jednotlivé sekvence zpracování hliněné suroviny, oddělené vrstvami štěrku a vytvářejí výraznou haptickou kvalitu, ne nepodobnou interiéru Kolumby od Petera Zumthora. Autor: Roger Boltshauser a Martin Rauch Místo: Schlins, Rakousko Realizace: 2008

86


8.3

Suroviny a zdroje

Hlavní surovinou pro výrobu staveb z nepálené hlíny jsou zeminy. Ne každá zemina má vlastnosti vhodné pro stavění, její vlastnosti se mohou regulovat přidáváním dalších složek. Jedná se o historicky oblíbený způsob jak pozitivně ovlivnit vlastnosti hliněné směsi, druhotné suroviny jako lehké výplně či stabilizátory jsou využívány i v současnosti. Zemina je nezpevněná nebo jen slabě zpevněná hornina, která je produktem přírodních geologických procesů zvětrávání, transportu a sedimentace hornin. Zeminy dělíme na soudržné (hlíny, jíly) a nesoudržné (sypké ‐ písky, štěrky). Zemina je směsí pevných, plynných a kapalných složek. Z pevných jsou pro nepálené výrobky nejdůležitější jílovité minerály. Prostor mezi pevnými částicemi je za běžných okloností vyplněn vodou nebo vzduchem. Relativní podíl pórů na celkovém objemu zeminy určuje její pórovitost. Rozeznáváme dva druhy surovin pro výrobu hliněných konstrukcí a sice tvárlivé a netvárlivé. Tvárlivé jsou v zásadě zeminy. Netvárlivé suroviny mají za úkol příznivým způsobem ovlivňovat vlastnosti konečného výrobku. Mohou být původu přírodního či umělého a dělí se podle funkce na ostřiva a lehčiva. Dobrou zpracovatelnost směsi má za úkol zajistit voda. Její přítomnost zlepšuje zpracovatelnost směsi, ale zároveň po vysušení zanechává póry, které zapřičiňují menší pevnost výsledného výrobku. Větší množství vody ve směsi má zároveň za následek větší smršťování a tudíž větší počet smršťovacích trhlin. Ostřiva a lehčiva upravují některé nepříznivé vlastnosti hlíny jako například malá pevnost, vysoká citlivost vůči vodě, nízký tepelný odpor apod. Tyto přísady mohou být organické a anorganické. Organické přísady Rostlinného původu ‐ můžeme používat pouze do konstrukcí, které nejsou vystavené vlhkosti, v opačném případě hrozí nebezpečí vzniku plísní. Na vylehčení hlíny se často používá sláma. Základními výhodami je nízká objemová hmotnost, zachování značného objemu pórů i po zabudování do hliněné směsi a v neposlední řadě i dobrá dostupnost. Plevy a osiny narozdíl od slámy nevytváří v hliněné směsi tolik pórů a zvyšují pružnost výsledné směsi. Jako přísada jsou vhodné zejména pro použití v hliněných omítkách. Suchá tráva má obdobné použití jako sláma. Použití dřevního odpadu jako například hobliny nebo piliny je pro použití v hliněných směsích problematické. Může působit jako vylehčující případně stabilizující složka, ale při zvlhnutí výrazně mění svůj objem a může potrhat produkt, v kterém je zabudovaný. Pazdeří působí podobně jako dřevní odpad, ale jeho převažující délkový rozměr je pro stabilizační účinek směsi vhodnější. Sisal, který by byl jinak zlikividován spálením je pro použití v hliněných směsích rovněž vhodný. Živočišného původu jsou převážně odpadní produkty z porážky zvířat. Exkrementy snižují napětí v hliněné směsi a zvyšují její odolnost proti vodě. V našich zeměpisných šířkách se používal převážně koňský nebo kravský hnůj. Zvířecí krev se používala odnedávna jako stabilizační prvek, dokonce byl tento fakt zmiňován v našich normách. Zvířecí srst (štětiny, chlupy, vlna) má stejně

87


jako rostlinná vlákna stabilizační účinek. Prasečí štětiny jako přísady do hliněné směsi daly těmto cihlám název vepřovice. Složky umělého původu se používají jako vylehčující nebo zpevňující. Je třeba brát v úvahu, že pokud tyto složky nejsou odpadními produkty, ztrácí se tím jedna z podstatných předností hlíny a sice její energetická úspornost. Zároveň se tím komplikuje recyklovatelnost hlíny jako stavebního materiálu. Jako přísadu lze použít granulát z pěnového polystyrenu, které zvýší tepelně izolační schopnosti hliněné konstrukce za cenu snížení její pevnosti, přidáním polypropylenových vláken se docílí vyšší pevnost v tahu a nižší deformace při zatěžování. Anorganické přísady Jako ostřivo se používá nejčastěji písek a štěrk. Pro vylehčení je možné použít umělá kameniva, která se používají pro výrobu lehčených betonů, jako je keramzit, liapor, expandovaný perlit a další. Především agloporit a strusková pemza jsou pro použití v hliněných směsích vhodné, protože se jedná o výrobky z průmyslových odpadů, případně o elektrárenský popílek. Druhotné suroviny Pro hliněné stavby lze jako druhotné suroviny použít některé odpady, které jsou uvedeny v katalogu odpadů 69/1991 Sb. V případě použití těchto odpadů je nutné provést zhodnocení z hlediska ekologických a toxikologických aspektů a radioaktivity. Odpadní suroviny musí zároveň vyhovovat fyzikálními a chemickými vlastnostmi ‐ odolností proti rozkladu, minimální vlhkostí, nerozpustností, stálostí. Skladba směsi se liší od typu konstrukce, pro kterou je určena. Vysokou pevnost nosné konstrukce zajistí materiál s velkou objemovou hmotností, vykazuje ale nepříznivé tepelně izolační vlastnosti. Stabilizátory (nejúčinnější jsou chemické) výrazně zlepšují pevnost, ale při jejich užití ztrácí hlína ekologický aspekt a návrat do přírody se stává problematickým. Vylehčující přísady snižují pevnost v tlaku a ohybu, ale zvyšují tepelný odpor konstrukce. Recyklace hliněných materiálů závisí na použití přísad a stabilizátorů. Obecně je recyklovatelnost hliněných konstrukcí velmi dobrá, hlína může být znovu mnohokrát použita do stavebních konstrukcí nebo navrácena do životního cyklu.

8.4

Vlastnosti hlíny

V souladu s evropským přístupem k jakosti stavebních výrobků se u hliněných stavebních výrobků sleduje pouze zda odpovídají základním požadavkům z hlediska ochrany veřejných zájmů, tj. zdraví a život, bezpečnost a ochrana životního prostředí. Z pohledu stavebního zákona je nutné zabezpečit způsobilost stavby z hlediska mechanické pevnosti a stability, požární bezpečnosti, hygieny, ochrany zdraví a životního prostředí, bezpečnosti při užívání, ochrany proti hluku a úspory energie.

88


Dle typu a množství přísad je možné hliněné stavivo rozlišovat dle hustoty výsledného vysušeného materiálu:   

Těžká hlína (1700 ‐ 2200 kg/m3) Hlína se slámou (1200 ‐ 1700 kg/m3) Lehčená hlína (400 ‐ 1200 kg/m3)

Fyzikální vlastnosti. Hlína má optimální vlastnosti při vázání vzdušné vlhkosti. Hliněné stavby jsou schopny udržovat stálou vlhkost vzduchu v interiéru. Hlína rovněž dobře absorbuje škodlivé látky ze vzduchu navázáním těchto látek na jílové minerály. Přítomnost vody v hliněné stavbě je nežádoucí. Konstrukce dokáží odolat krátkodobému působení vody, ale dlouhodobé působení má za následek prosáknutí materiálu, vznik smykových trhlin a odpadávání části konstrukce. Tato vlastnost je nicméně přínosná v procesu recyklace hliněné stavby. Kondenzace uvnitř konstrukce má negativní vliv především na konstrukce vylehčené organickým plnivem, které jsou náchylné na vznik plísní. Je proto třeba hliněné konstrukce navrhovat takovým způsobem, aby se minimalizoval vznik kondenzátu uvnitř stěny. Vlhkost v hliněné stěně v našich klimatických podmínkách kolísá kolem průměrné hodnoty 2% v létě a 5% v zimě. Zatímco vodní pára difunduje směrem z interiéru do exteriéru, kapilární voda v konstrukci směřuje k suššímu místu, tj. dovnitř. Z tohoto důvodu se nedoporučuje použití parozábrany v hliněných stavbách. Na rozdíl od jiných stavebních materiálů přijímá hliněné stavivo velmi rychle vzdušnou vlhkost. Proces vysychání je výrazně pomalejší než navlhání. Hliněné konstrukce se dají charakterizovat jako konstrukce s dobrou schopností vzdušnou vlhkost vázat i uvolňovat. Mechanické vlastnosti. Při odpovídajícím technickém řešení mají hliněné stavby životnost sto i více let. Fyzikálně mechanické vlastnosti hliněných staveb jsou dány skladbou hliněné směsi, způsobem jejího zpracování a obsahem vlhkosti v ní. Významnou vlastností hlíny je objemová hmotnost, která má vliv na pevnostní a tepelné charakteristiky hlíny. Relativně vysoká objemová hmotnost hutněné hlíny bez přísad se dá snížit přidáváním lehčiv, díky kterým roste stlačitelnost materiálu, ale zároveň roste tepelný odpor konstrukce. Mezi další významné vlastnosti hlíny patří pevnost v tlaku, která závisí na složení hliněné směsi, na druhu stabilizace, kvalitě zpracování a míry vlhkosti směsi. V případě výpočtů pevnosti hliněného zdiva se uvažuje s vysokým bezpečnostním koeficientem, který má za cíl vyloučit chyby vzniklé díky nesprávnému provádění díla, nesourodé hliněné směsi, různé vlhkosti zdiva a podobně. Požadovaná pevnost v tlaku hliněných konstrukcí je srovnatelná s vyspělými stavebními materiály. Pevnost v ohybu je u nepálené hlíny závislá na stejných faktorech jako pevnost v tlaku. Hlíny s nízkým obsahem jílu mají pevnost v ohybu prakticky nulovou. Přidáním vhodných přísad se dá tato pevnost zvýšit tak, aby byla měřitelná, nicméně stále tvoří zlomek pevnosti tlakové. Tepelně ‐ technické vlastnosti. Součinitel tepelné vodivosti λ hlíny závisí na objemové hmotnosti suchého materiálu, obsahu vlhkosti a složení a zpracování hliněné směsi. Přibližný součinitel tepelné vodivosti hlíny lehčené slámou nebo pilinami činí 0,1 – 0,3 W.m‐2.K‐1, masivní hlíny 1 W.m‐2.K‐1. Hlína má výbornou schopnost akumulovat teplo, přestože její měrná tepelná kapacita

89


je nižší než u ostatních težkých materiálů. Nízká rychlost migrace vody skrz hliněnou konstrukci totiž zvyšuje její akumulační kapacitu. Tato vlastnost nabývá na významu především v oblastech s proměnlivými klimatickými a atmosferickými podmínkami. Tepelná reflexe hliněné stěny je téměř dvojnásobná než u klasických stavebních materiálů jako cihla a beton a proto působí hliněný povrch na obyvatele teple. Tabulka 7: fyzikální vlastnosti materiálů na bázi hlíny. Zdroj: (Hegger, a další, 2006 str. 47)

Hustota

Pevnost v tlaku 1


Akumulace tepla

[kg/m3]

[N/mm2]

[W/mK]

[kJ/m3K]

Materiál Typ hlíny

Hutněná hlína

1700‐2200

2‐6

0.8‐1.4

1700‐2200

Vrstvená hlína

1500‐1800

2.5‐3

0.65‐0.9

1500‐1800

Hlína se slámou

1200‐1700

2‐3

0.5‐0.8

1200‐1700

Lehčená hlína

400‐1200

<4

0.12‐0.5

480‐1440 (400‐1200)3

1200‐2200

2‐4

0.5‐1.4

1200‐2000

600‐120

‐

0.17‐0.5

660‐1200 (600‐1200) 3

Hliněné panely

1200‐1800

‐

0.5‐0.9

1200‐1800

Lehčené hliněné panely

400‐1200

‐

0.12‐0.5

480‐1440 (400‐1200) 3

Hliněná zdící malta

1200‐1800

‐

0.5‐0.9

1200‐1800

Lehčená hliněná zdící malta

800‐1200

‐

0.25‐0.5

880‐1200 (800‐1200) 3

Hliněná omítková směs

1200‐1800

‐

0.5‐0.9

1200‐1800

Lehčená hliněná omítková směs

600‐1200

‐

0.17‐0.5

660‐1200 (600‐1200) 3

Produkt Hliněné cihly Lehčené hliněné cihly

2

1) orientační hodnota, pevnost v tlaku musí být určena na základě zkoušky pevnosti specifického materiálu 2) závisí na druhu přísad 3) hodnoty pro organické přísady; hodnoty v závorce pro anorganické přísady

8.5

Technologie stavění

V moderní architektuře jsou možnosti uplatnění hlíny především následující: 

Hloubení staveb do hlíny, stavby kryté hlínou



Výstavba masivních stěn a příček (zdění z lisovaných cihel nebo dusání)



Použití lehčených výplní do nosných konstrukcí stěn a stropů



Použití prefabrikovaných desek na nenosné příčky



Aplikace hliněných omítek

Stavění z hlíny je v současné době jeden z růstových segmentů stavebního průmyslu. Dochází k realizaci četných projektů s využitím hlíny a zvyšuje se počet prefabrikovaných produktů na bázi hlíny, používaných zejména pro nenosné konstrukce. Konstrukce stavěné z hlíny musí odpovídat současným požadavkům na stavební konstrukce. Nejedná se pouze o ekologické a zdravotní vlastnosti, které jsou často vyzdvihovány, ale i parametry pevnostní nebo tepelně

90


technické. Jednovrstvá masívní stěna z hlíny obtížně vyhoví především z hlediska tepelného odporu a je nutné přídavné zateplení z vnější strany. Tyto vlastnosti předurčují hliněné konstrukce především pro takové aplikace, kde se uplatňuje jejich přínos pro zdravé vnitřní prostředí budov jako udržení stálého tepelně vlhkostního klimatu v interiéru, zachycování škodlivin a zjištění tepelné stability interiéru. Pro nosné konstrukce se v evropských zemích používá v menším rozsahu. Konstrukce z hlíny téměř postrádá pevnost v tahu a proto musí být použita v místech, kde se využije její pevnost v tlaku. Svislé hliněné konstrukce se vyskytují v podobě stěn dusaných do bednění, nepálených cihel nebo prefabrikovaných panelů. Jsou nejvhodnější na stavbu obytných budov menšího měřítka. Hlína je nehořlavý stavební materiál, i když obsahuje rostlinná vlákna. Přidáním plniv lze upravit tepelně technické vlastnosti hlíny, nicméně obytné stavby nelze navrhovat bez přídavné tepelné izolace. Vyjímkou jsou lehčené výplně, které ale nemůžou plnit nosnou funkci. Během všech způsobů stavění z hlíny je potřeba zjistit ochranu budovy proti dešti. Metody stavění 







Hutnění do bednění je technika ve Francii známá pod jménem „pisé“. Lehce zavlhlá směs se po vrstvách 100 ‐ 150mm dusá do bednění. Po zhutnění vznikne jednolitá hmota, která po vysušení dosáhne objemové hmotnosti 1700 ‐ 2200 kg/m3 a tvrdosti podobné křídě nebo pískovci. Na povrchu stěny je vidět postup dusání, který vytváří specifickou texturu tohoto materiálu. Finální povrch stěn nesmí být opatřen paronepropustnou vrstvou, aby nedocházelo ke kondenzaci uvnitř konstrukce. Běžná tloušťka nosných zdí je 400 – 600 mm. Tato technologie má výhodu v rychlém postupu stavění. Sušené cihly. Výhodou stavění ze sušených cihel je menší závislost stavění na ročním období. Optimální je použití cihel lisovaných, které vykazují vyšší pevnost a odolnost proti vodě. Vysokotlaké lisy nemohou zpracovávat lehčenou zeminu, protože by došlo k rozdrcení výplní, nebo by se dočasně stlačená výplň (např. sláma) znovu vrátila do původního objemu a tím narušila soudržnost cihly. Používají se na nosné zdi nebo výplňové zdivo.186 Vrstvená hlína. Využívají se hliněné směsi o konzistenci hnoje. Do zdi se umisťuje bez použití bednění nebo se na zeď silou vrhají hroudy hlíny. Po vyschnutí první výšky stěny se tato oseká rýčem a začne se s další vrstvou. Tato technologie se používá především pro rekonstrukce. Sláma s hlínou. Tato směs obsahuje vysoké množství slámy a zemina musí obsahovat velké množství jílovitých částic. Nejvíce se používá v kombinaci se dřevem a to ve stěnách i stropech nebo na výrobu prefabrikovaných panelů.

186 Výrobce např. Claygar pod obchodním názvem CEB102. Jedná se o nestabilizované cihly, které se používají pro omítané nenosné zdivo vnitřních příček tloušťky 140 mm. Lze je též použít jako přizdívku tepelné izolace pro vnější ochrannou část vrstveného zdiva. www.claygar.cz

91


8‐4: Kaple smíření. Exteriér a interiér. Foto: Petr Šmídek, Liao Yusheng.

Kaple Smíření. Kaple nese jméno kostela, který se nacházel v „pásu smrti“ Berlínské zdi a byl v roce 1985 odstřelen. Vznikla na základech starého kostela jako místo rozjímání a zbožnosti. Jádro kaple tvoří oválná monolitická stěna z dusané hlíny, která je obklopena druhým pláštěm ze svislých dřevěných latí. Jedná se o největší veřejnou stavbu v Německu za posledních 150 let stavěnou technologií dusané hlíny. Na výstavbě se podíleli dobrovolníci ze 14ti evropských zemí. Autor: Martin Rauch, Rudolf Reitermann, Peter Sassenroth Místo: Berlín, Německo Projekt: 1990 Realizace: 1999 – 2000

8‐5: Kaple smíření. Detail hliněné stěny. Foto: Petr Šmídek.

92










Mazanice. Slouží k nenosným výplním hrázděných, vyplétaných nebo roubených konstrukcí. Většinou se používala směs se slámou nebo jinými rostlinnými vlákny, omazávka se ke stavbě přichycovala dřevěnými kolíky. Kromě funkce izolační a mikroklimatizační má i funkci protipožární. Výhoda toho způsobu je, že se hliněné konstrukce realizují až po přikrytí stavby střech, tudíž nehrozí poničení stavby deštěm a není potřeba podrobovat hliněné stavivo náročným zkouškám mechanických vlastností. Lehčené výplně se používají se do nosné konstrukce většinou dřevěných staveb. Jedná se o velké množství vylehčujících složek, jíl má zde funkci soudržnou. Dají se použít na nenosné konstrukce stěn, stropů i střech. Hliněné panely jsou suché stavební desky pro oblasti vnitřních prostorů. Obvykle jsou vyrobeny z hlíny s přídavkem pilin. Využívají se např. na lehké dělicí příčky, omítnuté vnitřky masivních stavebních konstrukcí nebo omítnuté vnitřní oplášťování dřevěných konstrukcí.187 Hliněné malty a omítky. Malty jsou v zásadě hliněné směsi s vyloučením hrubých zrn. U omítek se jedná o kompozici ještě jemnější, s častým přidáním plniv, které upravují vlastnosti výsledného produktu. Nanáší se ručně nebo strojně. Strojní nanášení vyžaduje směs s vysokým podílem vody, kde hrozí nebezpečí vzniku velkého množství smršťovacích trhlin. Proto se do čerstvé omítky vtlačují rohože rostlinného původu, které zamezují postupu trhlin. Přidávají se i konopná vlákna, nebo odpad ze zpracování lnu.

Základové konstrukce z důvodu náchylnosti hliněných konstrukcí na vlhkost nelze použít hliněné stavivo. Navrhují se z betonu nebo přírodního kamene, který je z hlediska spotřeby primární energie výhodnější. Masívní nosné stěny a příčky. V případě použití jednovrstvých obvodových stěn se požadovaný tepelný odpor docílí vylehčením staviva. Tím dojde k snížení jeho únosnosti, která se musí zabezpečit dostatečnou tloušťkou. Užití jednovrstvých obvodových stěn se proto většinou omezuje na budovy s nízkými tepelně technickými nároky (např. hospodářská stavení). U vícevrstvých obvodových stěn je rozdělena funkce nosná a tepelně izolační. Minimální tloušťka nosné zdi je cca 300 mm, celková tloušťka vrstvené konstrukce dosahuje 500 – 600 mm. Z důvodu vysokých dosahovaných tlouštěk masivních konstrukcí je vhodnější jejich použití na vnitřní stěny nebo na masivní podlahové vrstvy, kde mohou plnit například funkci tepelně akumulační. Lehčené výplně plní funkci akumulační a tepelně izolační, obvykle jsou doplněny o další vrstvu tepelné izolace. Jako nosná konstrukce se používá především lehký dřevěný skelet, lehčená hlína se aplikuje stříkáním nebo v prefabrikovaných panelech. Pro přídavné zateplení se kromě tradičních materiálů mohou používat izolace z přírodních materiálů jako len, konopí, celulóza nebo vlna. Hliněné omítky se aplikují nejen na hliněné konstrukce, ale mohou se použít i na povrchy cihelné, betonové, na dřevoštěpkové desky apod. Používají se převážně do interiérů. 187

Výrobce např. Hoch pod obchodním názvem ProCrea. www.procrea.de

93


8‐6: Rubio Avenue Studio. Tucson, USA. Autor: Rick Joy. 8‐7: Tucson Mountain House. Tucson, USA. Autor: Rick Joy.

Rick Joy je americký architekt, který navrhuje především domy v pouštních oblastech USA. Ve svých projektech často využívá konstrukce z dusané hlíny – masivní, až 60 cm tlusté stěny plní funkci tepelně izolační a akumulační v oblastech, kde dochází k velkým tepelným výkyvům během dne a noci. Do kontrastu s delikátní texturou masivních hliněných prvků staví velké skleněné plochy, které nabízí úchvatné pohledy na pouštní krajinu. Věnuje velkou pozornost stimulaci smyslů – to co nazývá éterickou nebo viscerální zkušeností nadřazuje formálním aspektům projektu. „Zvuky, vůně a taktilní kvality jsou často důležitější než tvar samotného objektu.“ Díky zaměření na smyslovou zkušenost se vyvaroval chladnému výrazu, který je s modernismem obvykle spojován. Juhani Palasmaa ho přirovnává k Glennu Murcuttovi severné polokoule. Mezi jeho nejznámější stavby patří vlastní atelier Rubio Avenue Studio, Tucson Mountain House nebo Casa Jax v Tucsonu, Arizoně.

94


8.6

Poruchy a ochrana hliněných konstrukcí

K znehodnocování hliněných staveb dochází především díky působení vody. Působení vlhkosti na hliněné konstrukce má negativní vliv na tepelně technické a mechanické charakteristiky materiálu, dochází ke zvýšenému nebezpečí biologické koroze a negativně ovlivňuje pohledové vlastnosti povrchů. Působení dešťových vod může být příčinou plošné eroze, v případě dlouhodobého působení může dojít k vyplavování hliněné hmoty. Ochrana hliněných konstrukcí. Nejúčinějším prostředkem k zamezení poruch hliněnných konstrukcí je projekčně ‐ konstrukční ochrana:    

Zamezení kontaktu konstrukce se zemní vlhkostí (vhodné hydroizolace, dostatečná výška podezdívky) Minimalizování vlivu odstřikování dešťové vody Omezení působení srážkové vody (přesah střešní konstrukce, exteriérový obklad) Vyloučení kondenzace vody v konstrukci

Chemická ochrana spočívá v aplikaci vhodných přísad, které zlepšují odolnost proti rozkladu nebo působení vlhkosti.

8.7

Zhodnocení

Vliv na životní prostředí: materiály na bázi hlíny obecně vykazují nízké hodnoty svázané primární energie i dalších ekoindikátorů. Environmentální přínos těchto materiálů může omezit použití některých plniv a ostřiv pro zlepšení jejich vlastností, například pro omezení nasákavosti, zvýšení stability při vysychání, zvýšení pevnosti nebo zlepšení tepelně technických vlastností. Z tabulky 8 je patrné že z pohledu celkové balance ekoindikátorů vykazují hliněné materiály velmi dobré parametry, oproti děrované pálené cihle až třetinový vstup neobnovitelné primární energie. Delší dopravní vzdálenosti mohou environmentální přínos těchto materiálů zhoršit. Intenzivní těžení může mít za následek narušení místních biotopů a systému spodních vod. Tabulka 8: Srovnání ekoparametrů hliněné stěny s referečními produkty. Za použití baubook.at Materiál (vnější stěna)

Cihla hliněná např. Claygar CEB 102

Hliněné stavební dílce např. ProCrea Lehmplatte

Porobetonová tvárnice Ytong

Cihla svisle děrovaná Porotherm P+D

Cihla plná Železobeton

Plošná hustota

Tloušťka d

PEI neobnovit

kg/m2

m

500

GWP 100

AP

MJ/kg

kg CO2 ekv./m2

kg SO2 ekv./m2

0.25

176.50

8.7000

0.050500

‐22

125

0.25

383.75

‐6.3750

0.082875

‐14

100

0.25

275

21.3000

0.058000

‐16

216

0.25

537.84

38.0160

0.119448

4

425

0.25

1058.25

74.8000

0.235025

43

600

0.25

702.39

91.5900

0.312600

44

95

OI3KON


Vliv na zdraví člověka. Při zpracovávání je hlína dermatologicky neškodná188 a nezpůsobuje podráždění kůže189. Reguluje vlhkostí poměry v interiéru a krátkodobě pohlcuje pachy. Díky dobrým akumulačním schopnostem a absorbčním schopnostem přispívá k udržení stálého tepelně vlhkostního klimatu v interiéru. Tepelná reflexe hliněné stěny je téměř dvojnásobná než u klasických stavebních materiálů jako cihla a beton a proto působí hliněný povrch na obyvatele teple. Masivní hliněné konstrukce jsou téměř úplně schopny odstínit vysokofrekvenční záření, které je produkováno mobilními sítěmi a bezdrátovými telefony. Zhodnocení. Podobně jako u slámy je použití hlíny ve výstavbě spojováno s alternativním nebo experimentálním stavěním. V současné době je ale na trhu k dispozici široké spektrum stavebních materiálů z hlíny, které mají předně definované mechanicko ‐ fyzikální vlastnosti a lze s nimi pracovat jako s běžným stavebním materiálem. Jedná se především o stabilizované nebo nestabilizované cihly190, stavební dílce panely a omítky. Použití hlíny vytěžené na vlastním pozemku pro nosné aplikace zůstane pravděpodobně omezeno na stavby menšího rozsahu a stavby experimentální. Vzhledem k tomu, že v jedné vrstvě hliněné výrobky obtížně splňují tepelně technické požadavky a pro jejich nízkou odolnost proti vlhkosti jsou stavební materiály na bázi hlíny předurčeny pro interiérové aplikace (vyzdívky, obklady, omítky), kde kromě pozitivního působení na zdraví mohou být prostředkem k architektonickému vyjádření. Příkladem jsou realizace rakouského sochaře Martina Raucha – Kaple smíření v Berlíně nebo vlastní dům. V obou stavbách je výrazného výtvarného efektu docíleno pomocí dusaných hliněných konstrukcí.

188

(Chybík, 2009 str. 51)

Oproti např. materiálům na bázi cementu nebo vápna. Vápno způsobuje prudké podráždění v případě vdechnutí nebo kontaktu s vlhkou pokožkou a oční sliznicí. Může způsobit popálení nosní sliznice, bolesti břicha nebo zvracení. 189

U cihel se vzhledem k velké objemové hmotnosti vyrábějí prvky malých rozměrů a stavba je tudíž pracnější a tudíž ekonomicky náročnější.

190

96

Přírodní materiály v architektuře → dřevo a materiály na bázi dřeva

9 DŘEVO A MATERIÁLY NA BÁZI DŘEVA 9.1

Úvod do problematiky stavění ze dřeva

Trvale udržitelný, polopřirozený lesní porost a rozmanité a efektivní využívání dřeva se zdá být jedním z modelů udržitelného využití a surovin v budoucnosti. V dnešní době pokrývají dřevní porosty zhruba 30% pevniny, 57% z těchto lesů se nachází v rozvojových zemích (9‐1). Z 3.4 miliard m3 vytěženého dřeva v roce 2000 bylo celých 55% použito na získání energie a 45% jako materiál případně surovina k dalšímu zpracování. Tyto hodnoty ukazují, že dřevo je nejen zdrojem energie (pokrývá zhruba 6% světové energetické potřeby), ale i významným stavebním materiálem. 

Použití dřeva jako stavebního materiálu je jednou z cest, jak docílit stavby z obnovitelného materiálu a s nízkou spotřebou energie. Dřevo je jediná obnovitelná surovina, kterou lze použít pro realizaci nosných konstrukcí až šestipodlažních domů. Masivní dřevo lze v moderních stavbách použít na téměř všechny nosné konstrukce a na doplňkové konstrukce jako jsou obklady stěn a stropů, podlahové krytiny nebo výplně otvorů. Desky z dřevního vlákna lze použít na zateplení objektů. Moderní materiály jako osb desky191 nebo lepené nosníky z osb desek umožňují využití dřevní suroviny, která by jinak na konstrukční prvky použita být nemohla.

191

Oriented strand board – dřevoštěpkové desky.

97


9‐1: Míra zalesnění. V současné době pokrývají lesní porosty necelých 30% pevniny (cca 4 miliardy hektarů). Zdroj: Food and Agriculture Organization of the United States (FAO).

9‐2: Průměrné roční změny v ploše lesních porostů v letech 1990‐2005. Zdroj: Food and Agriculture Organization of the United States (FAO).

9‐3: Uhlíkový cyklus. V globálním měřítku se předpokládá, že vegetace a půdy zachytí 2.6 Gt uhlíku ročně. Ohledně fungování tohoto cyklu ale stále existují nejasnosti, např. IPCC uvádí rozpětí 0.9 – 4.6 Gt. Zdroj: UNEP/GRID‐Arendal Maps and Graphics Library.

98












Společně s vývojem nových ekologických ochranných nátěrů, impregnačních látek a jiných principů ochrany dřeva spolu s technologicky správným návrhem konstrukčních detailů vzrůstá životnost a spolehlivost staveb ze dřeva. Správně navržená stavba ze dřeva představuje výrazně menší zatížení životního prostředí během celého období životnosti stavby (potřeba energie při výrobě, dopravě, výstavbě, provozu a likvidaci) ve srovnání například se stavbami na silikátové bázi (tab. 12). Při srovnatelných tepelných odporech jsou konstrukce na bázi dřeva subtilnější a tudíž nabízejí lepší využití zastavěné plochy oproti zděným stavbám. Nižší hmotnost konstrukcí snižuje náklady na dopravu a montáž stavebního materiálu. Dřevěné konstrukce vyžadují správné vyřešení detailů a jejich odpovídající provedení. Důležité je vyřešení obvodového pláště tak, aby v konstrukci nedocházelo ke kondenzaci vodní páry. Výskyt přítomnosti vodní páry v konstrukci lze významně omezit vhodnou aplikací parozábrany případně použitím takové skladby konstrukce, která přirozeným způsobem reguluje prostup vodní páry skrz konstrukci i bez použití parozábrany. Dřevostavby jsou obecně náročnější na projekční přípravu. Zároveň je třeba počítat s faktem, že dřevo je živý materiál který absorbuje vzdušnou vlhkost a neustále pracuje. Dřevo má rovněž špatnou akumulační schopnost a proto je vhodné ho kombinovat s jinými materiály, které tyto vlastnosti eliminují, případně tuto vlastnost použit ve vlastní prospěch vytvořením pružného otopného systému. Likvidace a recyklace staveb na bázi dřeva je energeticky nenáročná. Vhodným provedením stavby lze zajistit zpětné použití konstrukčních prvků v nové stavbě. Klíčovým pro dobrou recyklovatelnost dřevostavby je oddělení vrstev – co možná dokonalé oddělení jednotlivých vrstev stavby (nosná konstrukce, obvodový plášť, tzb, ...) tak, aby se umožnila výměna dožitých částí staveb bez vlivu na ty části, které jsou stále zachovalé, oddělitelnost v rámci jednotlivých vrstev a použití standardizovaných komponent z monomateriálů. Při vhodném zpracování je dřevo surovina s minimálním odpadem. Pokud dojde k použití dřevního odpadu jako energetického zdroje, dochází k menším emisím škodlivin než např. při spalování uhlí.

99


Dřevo jako inteligentní materiál. Dřevo je zásobníkem solární energie, která se díky fotosyntéze ukládá do hmoty dřeva. Je nositelem značného energetického potenciálu získaného ze slunečního záření – cca 5000kWh/m3. Kromě toho se v dřevní hmotě ukládá velké množství uhlíku a tím lesní porosty významnou měrou přispívají ke kontrole obsahu CO2 v ovzduší. V každém 1m3 dřeva je uloženo asi 255kg uhlíku. Používání dřeva minimalizuje používání neobnovitelných zdrojů a produktů, které jsou z těchto zdrojů vyráběny. Snižují se tak nároky na těžbu neobnovitelných zdrojů, prodlužuje se doba k vyčerpání ložisek a zmírňuje se devastace krajiny, která doprovází těžbu těchto surovin. Dřevo je mimo jiné surovina k výrobě papíru, dají se z něj vyrábět syntetické materiály a je vhodným palivem, ať už ve své přírodní formě nebo jako způsob „recyklace“ stavebních konstrukcí. Dřevo a ochrana klimatu. Cyklus oběhu oxidu uhličitého ve dřevě je z hlediska klimatu důležitý (9‐3). Obsah uhlíku uloženého v živých organismech se v současné době přibližně rovná obsahu uhlíku CO2 v atmosféře, 80% tohoto množství se nachází právě v lesních porostech. Zodpovědné hospodaření s lesními porosty může účinně regulovat absorbování CO2 z atmosféry. Používáním dřeva z těchto lesních porostů se uvolňuje místo pro vznik dalších lesů a tím pro absorbci dalšího oxidu uhličitého. Používání dřeva a výrobků na základě dřeva tak přispívá k omezování růstu obsahu CO2 v atmosféře. Po použití dřeva, například ve stavebnictví, lze uzavřít cyklus jeho spálením nebo navrácením do přirozeného prostředí rozkladem. Stavebnictví v sobě zjevně skrývá jeden ze zásadních potenciálů využití dřeva – ať už se jedná o konstrukce střech, stěn, podlah, stropů nebo doplňkové stavební prvky. Odlesňování. Využití dřeva jako obnovitelné suroviny vyžaduje zodpovědné hospodaření s lesními porosty (9‐2). Odstraňování lesních porostů bez následného znovuzalesnění způsobuje narušení přirozených biotopů, ztrátu biodiverzity a vysušování půd. Má negativní vliv na odolnost půdy proti erozi. Odlesňování, předvším v tropických oblastech, významným způsobem přispívá k emisím CO2.192

9.2

Historie dřeva v architektuře

Dřevo jako stavební materiál doprovázelo člověka již od prehistorických dob. Po tisíciletí se znalost dřevěných konstrukcí šířila po celé zeměkouli. Postupně se vyvinuly způsoby stavění dřevěných staveb od staveb obytných po komplikovanější stavby a struktury. Přestože měli pravěcí lidé relativně chudý architektonický jazyk, byli schopni přizpůsobit stavby dílčím specifickým přírodním podmínkám. Dřevo jako stavební materiál výborně vyhovovalo rozdílným požadavkům na konstrukční, tepelně technické a fyzikální vlastnosti staveb.

Dle IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) se odlesňování podílí až na 20% antropogenních emisí CO2. Aktualizované výpočty (van der Werf, a další, Nature Geoscience, 2009) uvádějí 12% ‐ odlesňování je druhým největším zdrojem antropogenních emisí CO2. 192

100


Středověký dřevěný kostel. Norsko

-

-

-

-

-

Dřevěné řecké stavby (2. stol. př. n. l. ‐ Bouleuterion, Priene – rozpon 15 m). Bazilika Sv. Petra a Pavla za hradbami, Řím ‐ 4. stol. n. l. – rozpon 24 m. Palác římského císaře Domiciana, konec 1. stol. n. l. ‐ rozpon 30 m. Dřevo jako stavební materiál se začalo používat v Japonsku od období Jomon (3500 – 300 př. n. l.) na základě vlivu Polynésie a Indonésie – vznik architektury Shinto. Čínské vlivy přinesly do Japonska další architektonickou formu (Chrám Horyu‐ji, Nara), která se vyvíjela současně s Budhismem v 6. stol. Ve 14. století importovali japonští kněží zenbudhismus a s ním organickou architekturu, která měla za úkol nastolit rovnováhu mezi přírodním a „umělým prostředím“. Čína ‐ pouze několik málo architektonických památek ze dřeva se dochovalo do dnešního dne. Bylo totiž zvykem, že nastupující dynastie zbořila paláce a vily dynastií předchozích. Nejznámějšími příklady jsou pravděpodobně Královský palác (výška 38 m) z dynastie Ming 1420 n. l., Letní palác (Yiheynan) v Pekingu a pagoda v Yingxianu (1056 n. l., výška 67 m). Evropa – severská architektura kopírovala architekturu západní Evropy, kterou tlumočili Vikingové během jejich invazí. Ta se pak dále šířila na východ do Ruska. V alpských regionech z důvodů tvrdých klimatických podmínek docházelo k rozvoji těžkých dřevěných konstrukcí převážně z trámů a fošen. Architektura střední Evropy dávala přednost rámovým hrázděným konstrukcím, většinou dubovým, které následně vyplňovala slámou nebo nepálenou hlínou. Stavba lodí měla silný vliv na konstrukce v architektuře, lodě byly důležitým zdrojem poznání především pro tvorbu dřevěných rámových konstrukcí. Lešení. Již od antiky mělo lešení významný vliv na vývoj tesařiny: otačející se dřevěné lešení při stavbě Panteonu, Řím (Campanarino, 1756).

101


-

-

-

Nový konstrukční system, sestávající z unifikovaných fošen o délce 1.2 m (Philibert Delorme, Palace de la Muette, u Saint Germain, Francie). Mostní konstrukce: most přes řeku Kandel (1757 Švýcarsko), most přes řeku Rýn (1758, zničen 1799 – autoři Jean a Hans Ulrich Grubenmann, u Schaffhausenu). Nové konstrukce vznikají na počátku 19. stol. ‐ dřevěné oblouky z ohýbaných desek (1825); dřevěno ocelové kompozity, kdy bylo dřevěné táhlo nahrazené ocelovým (1838); prostorové příhradové nosníky s použitím sítě ocelových lan. Crystal Palace – převrat v prefabrikaci – použito dřevo, ocel, sklo a litina – celkem 17.000m3 dřeva, převážně v konstrukci střední klenby.

9.3

Suroviny a zdroje

Les je porost z dřevin, v němž je vyvinuté stromové patro. Je to složitý ekosystém, který tvoří rostlinná složka, živočičná složka a biotop. Dle lesnické definice je les porost, v kterém strom dosahují alespoň výšky 5 m a zápoje korun 25%. Význam lesů: 

 

  



Hodnotný krajinný prvek s vysokou biodiverzitou. Tropické pralesy považujeme za místa s největší biodiverzitou na Zemi, tzv. biodiversity hot‐spot Rekreační Významý zdroj kyslíku. Spolu s planktonními řasami jsou nejvýznamnějším zdrojem kyslíku. Kromě toho zachycují prachové částice a jsou schopny poutat významné množství CO2 Stabilizace klimatu. V lese vzniká specifické mikroklima, které snižuje teplotní extrémy a udržuje stabilní vlhkost Protierozní funkce – snižování odnosu půdy oproti bezlesí Protipovodňová ochrana. Díky rovnoměrnému rozprostření srážek a výraznou sorpcí mechového patra se zamezuje nebezpečí extrémních odtoků z lesů a tím i vzniku povodní Zdroj dřeva

Výměra lesů v ČR se neustále mírně zvyšuje, současný stav je 34.9% zalesnění. Převažují jehličnany (76.7%) – smrk (56.7%), borovice (13.3%). Z listnatých dub (5.7%) a buk (7.3%). Běžné přírůstky dřeva ročně činí 17‐18.4 milionů m3, těžba představuje cca. 75% přírůstku. Jedním z hlavních problémů lesního hospodářství v ČR je malá spotřeba dřeva a neekonomický export surového dřeva do zahraničí. Častým případem lesnického hospodářství je jehličnatá monokultura, nejčastěji smrková. Způsobuje to zvýšenou kyselost půdy a snižování úrovně pH ve vodě. Tyto lesy je možné s trochou nadsázky charakterizovat jako ekologické pouště. Základem ekologického principu lesního hospodářství je přirozená regenerace stromů. To znamená založení multikulturního přirozeného porostu, včetně listnatých stromů, které mají příznivý vliv na úroveň pH v půdě. Těžba z takovýchto lesních porostů musí být selektivní, s ohledem na věk stromů. Je prokázáno, že kvalita řeziva z takovýchto zdrojů významně převyšuje kvalitu dřeva vytěženého z monokulturních porostů.

102


Strom je růstová forma vyšších rostlin, která se z podstatné části skládá ze zdřevnatělých pletiv. Nevětvená spodní část (kmen), se v určité výšce nad zemí dělí na větve (koruna). Nosnou strukturu stromu tvoří dřevo. Tento materiál disponuje vlastnostmi, které jsou z inženýrského hlediska velmi ceněné. Přestože se stromy mohou dožívat vysokého věku, ve stavebnictví se používají stromy cca 60 ‐ 140 let staré. Z 30.000 známých druhů dřeva se pro účely v komerční a stavební sféře používá zhruba 3000 druhů. V podmínkách střední Evropy se jedná o 15 druhů, které hrají významnou roli ve stavebním průmyslu. Dřevo je jednou z mála obnovitelných surovin z hlediska stavebních konstrukcí, s cyklem obnovy mezi 60 a 120 lety. Oproti situaci v rovníkovém pásmu, kde dochází ke katastrofickému úbytku tropických deštných lesů je situace v severním mírném pásmu lepší. Správně prováděná těžba dřeva je nezbytná pro správnou funkci lesa jako ekosystému a pro jeho dobrý zdravotní stav. Dřevo. Ze všech částí stromu se pro stavební účely používá především kmen. Kmeny různých druhů mají různou strukturu – rozlišuje se jádro a běl kmene, které se vytváří postupně, jak dřevo roste. Jádro je tmavěji zabarvené, má vyšší pevnost a u některých stromů se nevytváří. Běl je světlejší a nachází se vždy po obvodě kmene. Z prvků se v dřevní hmotě nachází především uhlík (49.5%), kyslík (44.2%) a vodík (6.3%). Z molekulární hlediska se jedná o celulózu, hemicelulózu a lignin. Další složky ve dřevu jsou pigmenty, oleje, třísloviny a pryskyřice. Ty určují vůni, barvu a odolnost dřeva k vnějším vlivům. Specifická buněčná stavba dřeva má za následek zcela rozdílné statické chování dřevěných konstrukcí při namáhání rovnoběžně a kolmo na směr dřevních vláken. Například u smrku je možné zatížení rovnoběžně s vláknem v tlaku až 45 N/mm2 a v tahu 80 N/mm2, ale kolmo na směr vláken pouze 5.8, resp. 2.7 N/mm2.

9‐4 (zleva): [1] Jádrové a bělové dřevo [2] Struktura kmene stromu s vyznačením radiálního, příčného a tangenciálního řezu

103


Zpracování dřeva Těžba. Jak listnaté tak jehličnaté stromy by měly být optimálně těženy v zimním období. Pro zvýšený obsah pryskyřic ve dřevě se v létě těží pouze dřevo pro konstrukce, které budou užity ve vodě nebo ve vlhkém prostředí. Dřevo kácené v zimním období se vyznačuje nízkým obsahem pryskyřic a jeho úroveň pH je optimální. Takové stromy jsou méně náchylné na vznik plísní. Skladování. Vytěžené dřevo by mělo být co nejrychleji zpracováno. Pokud to není možné, je vhodné čerstvě vytěžené kmeny skladovat ve vlhkém prostředí nebo plavením ve vodě s nízkým obsahem kyslíku. Tím lze zabránit vzniku plísní a nebezpečí napadení dřevokazným hmyzem. Zpracovávání dřeva. Zpracovávání dřeva by se mělo odehrávat za zvýšené vlhkosti. Existují různé metody dělení kmenu. Nejčastějším způsobem je úprava pomocí okružní pily. Nevýhoda dělení dřeva pomocí pily spočívá v narušování buněčných stěn a tím zvýšení nebezpečí nasákavosti dřeva. Sušení. Průběh sušení dřeva může být pro jeho výslednou kvalitu důležitější, než doba těžby. Aby mohlo být řezivo použito pro stavební účely, musí se zbavit přibližně 70 –90% původní vlhkosti. Je proto vyskládáno horizontálně na sebe, s velkým množstvím vzduchových mezer kvůli zajištění pohybu vzduchu, a suší se uměle pod tlakem nebo přirozeně. Umělé sušení s sebou nese některé problémy ‐ bylo například prokázáno, že při přirozeném sušení se z hmoty dřeva vypaří některé cukry, které v případě umělého sušení ve dřevě zůstanou a mohou se stát živinami pro určité typy plísní. Dalším důvodem k přirozenému sušení je výrazně menší energetická náročnost (tab. 13). Recyklace. Další použití odpadního dřeva a manipulace s ním závisí na míře kontaminace dřeva dalšími materiály ‐ konzervačními prostředky, lepidly, nátěry nebo spojovacím materiálem. Odpadním dřevem ze stavební činnosti mohou být například nosné prvky stěn a stropů, okna, dveře, obklady nebo podlahové krytiny. Použité dřevo může být použito následujícím způsobem: 

Biologický rozklad



Recyklování materiálu



Výroba energie

Možnost použití dřevěných prvků v dalších stavbách je třeba zvažovat již v projekční fázi. V Japonsku byly vinuty různé druhy technik demontovatelných spojů, které posléze významně usnadňují recyklaci dřevěných prvků. Podobné iniciativy lze nalézt například v Norsku a Švédsku.

9‐5 (odshora): [1] Fotosyntéza dřeva, [2] Hoření dřeva Zdroj: (Hegger, a další, 2006 str. 75)

104


Materiál a jeho specifikace Řezivo

M.j.

Borovice (12% vlhk., 450 kg/m3)

Cedr (12% vlhk., 630 kg/m3)

Teak (12% vlhk., 660 kg/m3)

Materiály na bázi dřeva Dřevěná lepená konstrukce (12% vlhk., 465 kg/m3)

Překližka třívrstvá (12% vlhk., 430 kg/m3)

Dřevotřísková deska (DTD) (8.5% vlhk., 690 kg/m3)

Dřevoštěpková deska (OSB) (4% vlhk., 620kg/m3)

Polotvrdá vláknitá deska (MDF)

PEI neobnovit.

PEI obnovit.

[MJ]

[MJ]

GWP

ODP [kg CFC11,ekv]

[kg CO2, ekv]

AP

[kg SO2, ekv]

1 m3

609

9512

‐792

9.10‐6

0.37

1 m3

4485

14359

‐907

49.10‐6

6.00

1 m3

3217

13435

‐1013

15.10‐6

3.99

1 m3

3578

13870

‐662

53.10‐6

0.19

1 m3

2617

9387

‐648

30.10‐6

0.065

1 m3

5818

12614

‐821

86.10‐6

0.16

1 m3

4593

16479

‐839

52.10‐6

0.19

1 m3

9767

12495

‐515

66.10‐6

0.28

(7.5% vlhk., 725kg/m3)

Tabulka 9: Specifikace dřeva a materiálů na bázi dřeva. Zdroj: (Hegger, a další, 2006 str. 101)

9.4

Vlastnosti dřeva

Vlhkost dřeva. Dřevo obsahuje vlhkost v buněčných stěnách (vázaná voda) a v buněčných dutinách (volná voda). Celkově může obsah vody činit až 70% objemu dřeva. Nezávisle od použití zůstává dřevo hygroskopické, tzn. že neustále mění obsah vlhkosti ve hmotě v závislosti na vlhkosti okolí. Tato vlastnost může mít pozitivní vliv na mikroklima v místnosti, podobně jako u konstrukcí hliněných. Během návrhu je třeba s touto vlastností dřeva počítat, aby nedocházelo 9‐6: Tvarové změny dřevěných profilů k nadměrnému vlhnutí a tím v závislosti na jejich umístění vzhledem k nebezpečí vzniku plísní a napadení k letokruhům. dřevokazným hmyzem. Zároveň Zdroj: (Hegger, a další, 2006 str. 75) se při zvyšující vlhkosti dřeva výrazným způsobem snižují všechny jeho parametry pevnosti a tuhosti. Prodřevo zabudované do konstrukce vytápěných budov je třeba, aby se jejich vlhkost pohybovala v rozmezí 12 a 14%.

105


Vlhkostní přetvoření je jedna ze základních charakteristik dřeva. Vzhledem k anizotropii materiálu je důležitá vlhkostní deformace směrem kolmo na vlákna (radiálním nebo tangenciálním), ve směru vláken je zanedbatelná. Na obrázku jsou znázorněny tvarové změny výřezu v závislosti na jeho poloze v kmeni (9‐6). Hustota dřeva je základní údaj, který charakterizuje především mechanické vlastnosti dřeva. Hustotou se rozumí poměr hmotnost / objem včetně všech dutin. Průměrná hustota jehličnatých dřevin je 450 ‐ 600 kg/m3, listnatých 700 kg/m3 a dovážených tropických až 1000 kg/m3. Pevnost dřeva a jeho další mechanické vlastnosti závisí na druhu dřeva, jeho růstových charakteristikách, obsahu vlhkosti, době trvání zatížení a úhlu mezi směrem zatížení a směrem vláken. Pevnost dřeva v tahu je přibližně dvojnásobná než pevnost v tlaku. Únosnost dřevěných prvků se zvyšuje s: 

Snižováním obsahu vlhkosti



Snižováním úhlu mezi působením zatížení a směrem vláken



Snižováním teploty



Zvyšováním hustoty dřeva

Tepelně technické vlastnosti. Dřevo, které lze nalézt ve středních Čechách, má díky své relativně porézní struktuře dobré termoizolační vlastnosti a vykazuje příjemnou povrchovou teplotu. Tepelná vodivost je závislá na orientaci vláken, hustotě a obsahu vlhkosti ve dřevě. Rovnoběžně s vlákny je asi dvojnásobná oproti směru kolmo na vlákna. Rovněž změny objemu nejsou při vystavení dřeva působení tepla nijak významné, únosnost dřeva ale se zvyšující se teplotou klesá. Dřevina

Hustota [kg/m3]

Jehličnaté Douglaska obecná

Pevnost v tlaku [kolmo k vláknům] [N/mm2]

Pevnost v tahu [kolmo k vláknům] [N/mm2]


Akumulace tepla

[W/mK]

[kJ/m3K]

510‐580

42‐68

82‐105

0.12

660‐750

Smrk evropský

430‐470

43‐50

90

0.09‐0.12

560‐610

Modřín evropský

540‐620

55

107

0.11‐0.13

700‐810

Borovice lesní

510‐690

41‐58

105

‐

660‐900

Jedle bělokorá

430‐480

47

84

0.10‐0.13

560‐620

Tsuga kanadská

460‐500

36‐55

68

‐

600‐650

Cedr

360‐390

29‐35

80‐93

0.09

470‐510

Listnaté Javor

610‐660

58‐62

82‐100

0.15

790‐860 910‐1030

Buk

700‐790

62

135

0.15‐0.17

Dub

650‐760

65

90

0.13‐0.21

850‐990

Meranti

540‐760

51‐65

120‐165

‐

700‐990

Merbau

810‐900

59‐82

140

‐

1050‐1170

Teak

590‐700

52‐60

117

0.16‐0.18

770‐910

Tabulka 10: Fyzikální parametry vybraných druhů dřevin. Zdroj: (Hegger, a další, 2006 str. 70)

106


9.5

Technologie stavění

Dřevěné konstrukce byly vždy ceněné, především v případech potřeby lehké, únosné konstrukce, například pro účely střešních konstrukcí. Kvalitní řezivo je relativně k hmotnosti únosnější než ocel a jeho vliv na životní prostředí je příznivější. Dřevo je univerzální materiál, který lze použít v konstrukcích střechy, stěn, podlah, stropů i základů. Přestože je rostlé dřevo základním materiálem pro konstrukce dřevěných staveb, dochází k prudkému vývoji moderních technologií, které zlepšují kvalitu dřeva a dřevěných prvků. Tyto technologie jsou převážně založeny na rozpojení dřevní hmoty případně dřevního odpadu a jejich následné integraci do desek a profilů za použití pojiv. Vzhledem k ekologickým kvalitám dřeva je vhodné, aby si i odvozené materiály tyto kvality zachovaly a neznehodnotily se použitím nevhodných pojiv, konzervačních prostředků nebo nátěrů. Rozměry dřevěných prvků a jejich limity vycházejí z rozměrů kmenů. Především u listnatých stromů je třeba používat relativně malé rozměry prvků, protože nedosahují takových délek jako stromy jehličnaté. Kromě masivních dřevěných prvků lze používat trámové rošty, sbíjené, lepené, lamelované nebo profilované nosníky. Energie spotřebovaná při výrobě laminovaných nosníků je výrazně vyšší, než energie spotřebovaná při produkci standardního řeziva. Dokonce i sbíjené prvky mají větší spotřebu energie než prosté dřevěné prvky. Mechanicky spojované prvky mohou tuto vyšší energetickou náročnost vyvážit snadnou rozebíratelností a tím snadnou recyklovatelností. Impregnování řeziva je z ekologického hlediska problematické a to jak ve fázi výroby, tak ve fázi recyklace, protože impregnační prostředky mohou obsahovat jedy odvozené z ropných derivátů nebo sloučenin kovů, jako arsenik, chrom nebo měď. Základové konstrukce. Používá se především ke stabilizaci nestabilních břehů a pro opěrné stěny. Různé druhy dřev se ve vlhkém prostředí chovají různě. Některé druhy se při trvalém kontaktu s hlínou nebo vodou rychle rozpadnou, jiné, jako třeba dub, buk nebo jilm, vydrží ve stálém vlhkém prostředí několikanásobně déle než za normálních podmínek. Základní podmínkou je stálá vlhkost, dřevěné prvky musí být ponořeny pod hladinou spodní vody nebo být zcela zakryty zeminou. Odkryté prvky je třeba impregnovat, což může být nevhodné pro okolní prostředí. Nosné stěny lze rozdělit na stěnový a skeletový systém. Ze stěnových systémů jsou nejrozšířenější konstrukce roubené, které jsou tvořeny z dřevěnými prvky většinou vodorovně kladenými na sebe. Při návrhu je třeba vycházet z rozměrů používaných kmenů, maximální rozměr místností se pohybuje okolo 4,5 m, dřívě okolo 7 m. Z hlediska materiálových zdrojů a znečištění životního prostředí je roubená konstrukce jedna z nejvýhodnějších, má ale funkční, technické a ekono‐ mické nedostatky. Kromě omezené variability půdorysu to je především vyšší hmotnost konstrukce, vyšší nároky na řemeslnou dovednost při montáži a nedostačující tepelný odpor stěn, které je nutné doplnit izolací.

107


9‐7, 9‐8, 9‐9, 9‐10: Obytný dům Holzhausen. Steinhausen. Švýcarsko. Autor: Scheitlin_Syfrig + Partner Architekten. Foto: Dalibor Hlaváček

Obytný dům Holzhausen je šestipodlažní obytný dům o půdorysných rozměrech 30 x 14 m. S vyjímkou komunikančího jádra a podzemního podlaží je celá stavba koncipována jako dřevostavba. Jedná se o první šestipodlažní dřevostavbu ve Švýcarsku, která mohla vzniknout díky zavedení nové normy požární bezpečnosti staveb v lednu roku 2005. Fasádní obklad je tvořen vertikálními prvky z kanadského červeného cedru. Výstavba trvala deset měsíců, stavba je držitelem certifikátu Minergie Standard. Na fotografiích, které byly pořízeny tři roky po dokončení stavby, je patrné přirozené stárnutí dřevěné fasády, které domu propůjčuje nezaměnitelný charakter. Autor: Scheitlin_Syfrig + Partner Architekten Místo: Steunhausen, Švýcarsko Realizace: 2006

108


Konstrukce z masivních dřevěných panelů využívá spojování dřevěných prvků do velkorozměrových konstrukčních desek. Ty mohou být použity jako nezávislé stavební prvky nebo jako panelový systém. Dřevěné prvky jsou do konstrukčních desek integrovány buď mechanicky pomocí spojovacích prvků nebo lepením pryskyřicemi bez přítomnosti fenolformaldehydu. Nevýhodou tohoto systému je vysoká spotřeba dřeva a vyšší hmotnost konstrukce, výhodou možnost použití řeziva nižší kvality. Masivní dřevěné panely samy o sobě nesplňují tepelně technické požadavky pro obvodový plášť a podobně jako roubené konstrukce musí být doplněny o tepelnou izolaci. Přítomnost velkého množství spojovacích prvků může komplikovat proces recyklace. Maloformátové prefabrikované dřevěné dílce jsou lehké duté prvky, které jsou vhodné i pro stavbu svépomocí a při vyplnění dutin izolantem mohou být použity i pro exteriérové stěny. Skeletové systémy jsou hospodárné z hlediska materiálových zdrojů a využívají pevnosti dřeva v tlaku i tahu. Těžké dřevěné skelety193 mají dlouholetou tradici. Oproti lehkým skeletům využívají 2 až 4x těžší robustní dřevěné prvky – sloupy, trámy, vaznice a krokve, použity mohou být prvky z masivního řeziva, lepeného lamelovaného nebo vrstveného dřeva. Vertikálně vyztuženy bývají pomocí vložené stěny, diagonál nebo tuhých rámových styčníků. Rozsáhle používány jsou například v současné japonské bytové výstavbě, kde jsou domy projektovány z rozměrově unifikovaných prvků a používají se tradiční tesařské způsoby spojování. Lehké dřevěné skelety194 jsou rámové konstrukce, které využívají lehké standardizované tyčové prvky s konstrukčním plášťováním stěn. Výhody těchto skeletů jsou především: 

Flexibilita půdorysného řešení



Unifikace konstrukčních prvků a modulové sítě



Řemeslně nenáročné hřebíkové nebo vrutové spoje



Lehké stavební prvky, které umožňují nenáročnou dopravu a montáž

Všechny prvky mají kromě překladů rozměry 50 – 60/100 mm, modulová vzdálenost sloupků je odvozena od rozměrů konstrukčních nebo obkladových desek a v evropských podmínkách činí 600 nebo 625 mm. Konstrukční oplášťění stěn zajišťuje ztužení proti působení vodorovných sil a podílí se i na přenášení svislého zatížení, druhotně může zajišťovat ochranu proti povětrnostním vlivům nebo fungovat jako parobrzda. Opláštění stěn je k dřevěnému roštu připojeno pomocí lepených (pouze v případě prefabrikovaných prvků), hřebíkových nebo sponkových spojů. Tepelná akumulace těchto konstrukcí je nízká. Vzhledem k malým rozměrům nosných prvků není mezi nimi dostatek prostoru pro tepelnou izolaci a je třeba jí doplnit z interiéru nebo exteriéru.

193

Z angl. heavy timber frame.

194

Z angl. light frame construction ‐ baloon frame system, platform frame system.

109


a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

a) střídavý vertikální obklad b) vertikální obklad s krycí lištou c) vertikální obklad se skrytou krycí lištou d) vertikální obklad na pero a drážku 9‐11: Druhy dřevěného obkladu.

e) horizontální obklad na pero a drážku f) horizontální obklad s přiznanou spárou g) obklad „na peření“ h) maloformátový šindel

Obvodový plášť jako rozhraní mezi exteriérem a interiérem je jedním z ústředních momentů architektonického návrhu. Obvodový plášť z masivních dřevěných prvků využívá přirozené odolnosti dřeva proti napadení hmyzem nebo houbami. Z architektonického i konstrukčního hlediska je podstatná volba mezi horizontálním a vertikálním směrem obkladu. Vertikální obklad umožňuje rychlejší odvodnění povrchu fasády, ale vyžaduje přesné vyřešení detailu ukončení jednotlivých prvků. Horizontální obklad umožňuje lepší odtok vody ze zadní strany obkladu. Může být s přiznanými vodorovnými spárami, na peření nebo pero a drážku. V případě obkladu na pero a drážku lze prvky kotvit pomocí přiznaných nebo skrytých kotvících prvků. Skryté kotvení znesnadňuje opravy fasády v případě jejího porušení, přiznané kotvení se používá vždy u obkladu z tropického dřeva, kde je vyžadována vyšší pevnost. Na obklady fasád jsou nejvhodnější druhy dřev s vysokým množstvím pryskyřic jako je např. modřín. Své využití nacházejí i tropické druhy dřevin, ipe, červený cedr, kapur nebo teak. Obklady z těchto dřevin nevyžadují žádnou údržbu. Po vystavení povětrnostním podmínkám dojde vlivem UV záření k rozložení molekul ligninu, které jsou následně vyplaveny srážkovou vodou a dřevo získá šedostříbrnou patinu, která zůstává po celou dobu životnosti obkladu. Mezi další materiály, které se používají na fasádní obklady patří palubky z tepelně upraveného smrkového nebo borovicového dřeva195, které díky ohřátí na teplotu min. 180°C za přítomnosti páry získají vysokou odolnost vůči plísním, dřevokazným houbám a působení vlhkosti. U velkoplošných deskových materiálů na bázi dřeva je určující typ a formát obkladových desek, rastrování, způsob provedení spar a povrchová úprava desek. Na obklady fasád se používají především vodovzdorné překližky a cementotřískové desky. U použití dřeva v interiéru není kladen nárok na odolnost materiálů vůči povětrnostním vlivům a tyto materiály mají charakter truhlářských prvků. Prvky střešní krytiny mohou být identické s obvodovým pláštěm, pokud je cílem architektonického návrhu zvýraznit charakter obvodové konstrukce domu, jsou na ně ale kladeny vyšší nároky na odolnost vůči povětrnostním vlivům. Rozlišují se dva druhy krytin ze dřeva – maloformátové skládané a velkoformátové deskové. Maloformátové prvky jsou kladeny šupinovitě takovým způsobem, aby odvedly všechnu srážkovou vodu která vniká 195

Např. obchodní název Thermowood. www.finnforest.cz

110


do podélných spar směrem dolů a ven. Nevýhodou takovýchto krytin je nutnost vícenásobného krytí prvků a tudíž relativně velká spotřeba materiálu a strmý sklon střechy, který zajistí co nejrychlejší odvod vody z jejího povrchu a zamezí nadměrnému vnikání srážkové vody do spar prvků krytiny. Typickým představitelem jsou dřevěné šindele. Šindele se vyrábějí štípáním nebo řezáním z nejkvalitnějšího dřeva z dané lokality. Mohou být kladeny volně a zatěžovány kameny nebo se přibíjejí. Vlivem počasí, především UV záření, dostávají časem šedou patinu. Mezi nejvhodnější druhy dřev na výrobu šindelů patří kaštan jedlý, modřín, akát bílý a červený cedr. Mezi velkformátové prvky patří především různé druhy desek a prken, např. z modřínu nebo smrku, nebo novodobé materiály jako vodovzdorná překližka. Střešní krytina z takovýchto materiálů musí být opatřena kvalitní pojistnou hydroziolací, která zajistí dostatečnou hydroizolační funkci střechy (9‐12). Konstrukce stropů se zpravidla skládá z masivních dřevěných prvků, lepených nebo lamelovaných nosníků. Ve většině případů se používá jehličnaté dřevo. Listnaté dřevo se může používat u staveb menších rozměrů – konstrukce z tohoto dřeva jsou hospodárnější, protože mají lepší únosnost v tahu. Stropní konstrukce roubených staveb jsou většinou trámové, s viditelnými trámy, s polozapuštěným nebo rovným podhledem. U stropů lehkých skeletů se využívají především prvky z masivního dřeva, nosníky 50/200 nebo 60/220 mm. Vzhledem k tomu, že strop má rozhodující vliv na tuhost celého objektu, je třeba nosníky doplnit horním nebo oboustranným konstrukčním pláštěm, v závislosti na rozponech a výšce objektu. Variantou jsou stropní nosníky s pásnicemi z masivního dřeva nebo LVL (laminated veneer lumber) a stojnou z deskového materiálu. Pro větší rozpony bez mezipodpor lze použít sbíjené nízké příhradové vazníky. Střešní konstrukce se často podobá konstrukcím stropů. Mimoto se zde používají příhradové nosníky, oblouky, rámy, panelové konstrukce, příhradové desky, skořepiny a lomenice (9‐13).

Tepelné a akustické izolace na bázi dřeva se rozdělují na vícevrstvé tepelně izolační desky, měkké dřevovláknité desky a korkové produkty. 



Vícevrstvé tepelně izolační desky s jednostrannou nebo oboustrannou krycí vrstvou ze slisované dřevité vlny pojené cementem, s jádrem z pěnového polystyrenu nebo minerální vlny. Krycí vrstvu tvoří dlouhé dřevěné piliny z jehličnatého dřeva, které jsou spojeny směsí portlandského cementu a lisovány za vysokých teplot. Měkké dřevovláknité desky s hustotou < 400kg/m3. Surovinou je smrkové, jedlové a borovicové dřevo, nebo odpad ze dřevozpracujícího průmyslu. Třísky jsou rozmělněny, promíseny s vodou, slisovány a po vysušení rozřezány na desky. Funkci pojiva plní ve většině případů lignin, který je ve směsi přirozeně přítomen, nebo se do směsi přidávají lepidla a další přísady. Musí se chránit proti působení UV záření a vlhkosti. Dřevovláknité izolační desky se používají jako tepelný nebo akustický izolant, mohou být recyklovány nebo kompostovány.

111


9‐12: Střešní krytina ze smrkových desek, rekreační dům. Elvenes, Norsko. Autor a foto: Tord Kvien.

9‐13: Přiznaná dřevěná konstrukce krovu, rodinný dům. Semčice, ČR. Autor: Dalibor Hlaváček. Foto: Filip Šlapal

9‐14: Charakteristická kůra dubu korkového. Foto: Martin Olsson

9‐15: Podlahová krytina z dubových rekonstrukce bytového domu. Praha, ČR. Autor: Dalibor Hlaváček. Foto: Filip Šlapal

112

parket,




Korkové produkty se vyrábějí z kůry dubu korkového (9‐14). Zásoby korku jsou omezené a celý proces je relativně ekonomicky náročný. Korkový dub má schopnost svojí kůru regenerovat, může se tedy loupat bez toho, aniž by se strom poškodil. Rozlišují se různé druhy produktů dle způsobu výroby. Korková izolační deska se vyrábí rozmělněním kůry do granulátu, který je následně spečen za působení tlaku. Lisované korkové desky se vyrábí stlačením rozemletého korku do bloků, které jsou poté rozřezány na desky. Impregnovaný korek obsahuje přídatná živičná pojiva, izolační korková drť vzniká rozemletím korku bez dalších procesů. Plastikorkové desky vznikají zvulkanizováním směsí chloroprenových kaučuků a jemnou korkovou drtí, jsou odolné vůči oleji a ropným derivátům.

Dřevěné podlahy mají vysokou životnost a nabízejí snadnou možnost renovace (9‐15). Jsou teplé na dotek, hygienické a nedochází u nich k elektrostatickým výbojům. Hygroskopické vlastnosti dřevěných podlah pomáhají regulovat vlhkost vzduchu v interiéru. Mohou být z masivních prvků nebo se používají vícevrstvé prvky, které částečně eliminují negativní vlastnosti dřeva – především jeho sesychání a kroucení. Vzhled podlahových krytin závisí na volbě druhu dřeva a na jeho textuře, používá se široká škála druhů dřevin, většinou listnatých jako dub, buk, jasan, třešeň nebo tropické dřeviny teak, ipe, massaranduba, meranti apod. Z jehličnanů se používá smrk, borovice a modřín. Z ekologického hlediska by měly být preferovány tuzemské dřeviny.

9.6

Poruchy a ochrana dřevěných konstrukcí

K znehodnocování dřevěných konstrukcí může docházet díky působení biologických a chemicko‐fyzikálních vlivů. Z biologických škůdců jde především o dřevokazné houby, dřevozbarvující houby a plísně a dřevokazný hmyz. Dřevokazné houby potřebují k vývoji přítomnost vody v konstrukci, optimálně 30 ‐ 50%, teploty mezi 20°C a 40°C, dostatečné zásobení kyslíkem, živinami a absenci přírodních toxických složek ve dřevě nebo chemických konzervantů. Způsobují hnilobu, která má za následek narušení pevnosti a dalších vlastností dřeva. Dřevozbarvující houby a plísně způsobují pouze zabarvení dřeva, dřevokazný hmyz narušuje dřevo cestičkami a otvory a přeměňuje dřevo na prášek. Z chemickofyzikálních se jedná o zvětrávání, teplo, chemikálie, vliv mechanických sil apod. Významnou úlohu u poruch dřeva hraje voda. Její přítomnost v konstrukci přímo ovlivňuje vlastnosti dřeva, jako jeho odolnost v tlaku a tahu, změny objemu, hořlavost a společně s působením tepla vytváří ideální podmínky pro růst biologických škůdců. Při vlhkosti zabudovaného dřeva do cca 14% je dřevo schopno odolávat většině svých biologických škůdců. Trvanlivost dřeva. Trvanlivost dřevěných konstrukcí (tab. 11) je do značné míry ovlivněna prostředím. Dřevo ponořené do vody může vydržet velmi dlouhou dobu, z důvodu omezení přísunu kyslíku nemůže docházet k oxidaci. Trvanlivost dřeva snižují především dřevokazné houby, hmyz a oheň. Až na vyjímky se dá říci, že čím větší je hustota dřeva, tím delší je jeho trvanlivost. Dřevo je velmi odolné vůči agresivnímu ovzduší.

113


9‐16, 9‐17, 9‐18: Obytný soubor Trondheim. Trondheim, Norsko. Autor: Brendeland & Kristoffersen architekter. Foto: Geir Brendeland, Johan Fowelin.

Obytný soubor Trondheim vzešel z architektonické soutěže, jejímž cílem bylo vybrat nejlepší projekt s důrazem na udržitelné stavění, inovativní použití dřeva a nízkou cenu. Navržen byl soubor dvou obytných domů s obytnou plochou 22 ‐ 29 m2 / osobu (norský standard je cca 50 m2 / osobu). Všechny nosné konstrukce jsou z prefabrikovaných masivních dřevěných dílců, obvodové stěny o tloušťce 150 mm jsou doplněny o tepelnou izolaci z minerální vlny a o dřevěný obklad z norského modřínu bez povrchové úpravy. Dřevěná konstrukce v interiéru je neupravovaná a přiznaná. Vybavení jednotlivých prostor je ponecháno na obyvatelích domu. Oproti srovnatelné stavbě z betonu má objekt cca poloviční hmotnost. Stavba probíhala od června 2004 do dubna 2005, díky vysokému podílu prefabrikace byla hlavní dřevěná nosná konstrukce vztyčena za 10 dnů. Realizace pětipodlažní budovy byla povolena na základě zvláštní vyjímky. Autor: Brendeland & Kristoffersen architekter Místo: Trondheim, Norsko Realizace: 2006

114


Dřevo

Suché prostředí

Zastřešené venkovní

Nezastřešené venkovní

V kontaktu se zeminou

Pod vodou

Borovice

120‐1000

90‐120

40‐85

7‐8

500

Smrk

120‐900

50‐75

40‐70

3‐4

50‐100

Modřín

1800

90‐150

40‐90

9‐10

+1500

Jalovec

‐

+100

100

‐

‐

Dub

300‐800

100‐200

50‐120

15‐20

+500

Osika

‐

nízká

‐

‐

vysoká

Bříza

500

3‐40

3‐40

méně než 5

20

Javor

‐

‐

‐

méně než 5

méně než 20

Jasan

300‐800

30‐100

15‐60

méně než 5

méně než 20

Buk

300‐800

5‐100

10‐60

5

+300

Jilm

1500

80‐180

6‐100

5‐10

+500

Jedle

900

50

50

‐

‐

Vrba

600

5‐40

5‐30

‐

‐

Topol

500

3‐40

3‐40

méně než 5

‐

Tabulka 11: Trvanlivost dřeva v závislosti na okolních podmínkách (v letech). Zdroj: (Berge, 2009)

Ochrana dřeva Vady a poruchy stavebních konstrukcí na bázi dřeva lze rozdělit do tří hlavních kategorií.   

Vady a poruchy způsobené nevhodným projektovým řešením stavby a nevhodným řešením stavebních detailů Vady a poruchy konstrukcí v důsledku nekvalitního provedení Vady a poruchy způsobené nevhodným užíváním a nesprávnou údržbou

Nejúčinějším prostředkem k zamezení poruch dřeva je projekčně ‐ konstrukční ochrana. Základní principy spočívají především v zamezení kontaktu konstrukce se zemní vlhkostí, minimalizování vlivu odstřikování dešťové vody, omezení působení srážkové vody, vyloučení kondenzace vody v konstrukci a zajištění dostatečného větrání budovy. Chemická ochrana je z důvodu omezené životnosti omezena na exteriérové dřevěné konstrukce. Plošná hustota

Tloušťka d

Dřevostavba

Skladba stěny (vnější stěna)

PEI neobnovit

Koeficient tepelné vodivosti

kg/m

m

W/m K

87.7

0.423

0.149

2

2

GWP 100

AP

MJ/kg

kg CO2 ekv./m2

kg SO2 ekv./m2

449.79

‐34.12

0.1757

‐4

OI3KON

Skladba č. 1: dřevěný obklad | vzduchová mezera | lať smrková nehoblovaná | difuzní fólie | minerální izolace | v dřevěné konstrukci | OSB deska | minerální plsť v dřevěném roštu | 2x SDK

Tvárnice, zatepl.

377.9

0.590

0.149

1104.03

72.76

0.2439

45

Skladba č. 2: silikátová omítka | fasádní deska z minerální plsti | cihelný blok Porotherm | vápenocementová omítka

Beton, zatepl.

956.7

0.705

0.150

1448.91

163.55

0.5673

115

Skladba č. 3: silikátová omítka | fasádní deska z minerální plsti | železobeton | vápenocementová omítka

Tabulka 12: Srovnání ekoparametrů skladby lehké dřevěné stěny s referenčními skladbami. Za použití baubook.at

115


9‐19, 9‐20, 9‐21, 9‐22: Villa Welpeloo. Enschede, Nizozemí. Autor: 2012 Architecten. Foto: Allard van der Hoek

Villa Welpeloo. Jedná se o první dům, který 2012 Architecten navrhli s použitím metody Superuse. 60% použitých materiálů pochází z bezprostředního okolí stavební parcely, kde se původně nacházela továrna na textil. Fasádní obklad je tvořen dřevem ze starých kabelových bubnů (úspora 85% emisí CO2 oproti novému obkladu), nosná konstrukce je tvořena ocelovými nosníky z vyřazeného paternosteru (úspora 95% emisí CO2 oproti novému ocelovému skeletu). Výtah, který byl používán v rámci výstavby je zabudován jako hydraulická plošina uvnitř domu, svítidla jsou tvořena součástkami z vadných deštníků, na obklad koupelen je použita hmota smileplastic (slisované kelímky od kávy). Autor: 2012 Architecten Místo: Enschede, Nizozemí Realizace: 2005 – 2009

116


Konstrukce

Plošná hustota

Tloušťka d

PEI neobnovit

Koeficient tepelné vodivosti

GWP 100

AP

kg/m2

m

W/m2K

MJ/kg

kg CO2 ekv./m2

kg SO2 ekv./m2

125.0

0.250

0.444

283.33

‐211.4

0,186

‐37

125.0

0.250

0.444

536.11

‐199.4

0.286

‐14

OI3KON

Řezivo, jehličnaté nehoblované, sušené přirozeně

Řezivo, jehličnaté hoblované, sušené technicky

Tabulka 13: Srovnání ekoparametrů řeziva podle druhu úpravy. Za použití baubook.at

9.7

Zhodnocení

Vliv na životní prostředí: materiály ze dřeva a na bázi dřeva vykazují obecně nízké hodnoty svázané primární energie i dalších ekoindikátorů podobně jako ostatní přírodní materiály. Ze srovnání skladby obvodové stěny z lehké dřevěné konstrukce se skladbou z keramických tvárnic a z železobetonu (tab. 12) vyplývá, že stěna z tvárnic obsahuje 2,5x a stěna ze železobetonu 3x více svázané primární neobnovitelné energie, při zachování koeficientu tepelné vodivosti. Ekologické charakteristiky dřeva může negativně ovlivnit způsob zpracování nebo povrchová úprava a je třeba to v rámci architektonického návrhu vést v patrnosti ‐ rozdíl svázané primárné energie nebo dalších ekoindikátorů u jinak totožného materiálu může být až několikanásobný (tab. 13). Významnou podmínkou pro použití dřeva jako obnovitelného a environmentálně příznivého materiálu je udržitelné hospodaření s lesními porosty, aby se zabránilo globálnímu odlesňování se všemi jeho důsledky (ekologickými, sociálními, ekonomickými). To lze zajistit použitím dřeva z certifikovaných lesů, v ČR vedle sebe existují certifikační systémy FSC196 a PEFC197. Vliv na zdraví člověka. Některé materiály na bázi dřeva mohou negativně ovlivňovat toxické mikroklima interiéru budov. Především z materiálů s užitím močovinoformaldehydových a fenolformaldehydových lepidel nebo melaminových a resorcinových pryskyřic se uvolňuje formaldehyd, který způsobuje podráždení sliznic, bolesti hlavy a má alergenní nebo karcinogenní účinky. Nejúčinějším způsobem optimalizace toxického mikroklimatu je volba takových materiálů, které formaldehyd neuvolňují. V případě nevhodného technického řešení stavby mohou v dřevěných konstrukcích vznikat plísně, které negativně ovlivňují mikrobiální mikroklima v interiéru. Naopak použití dřeva pro některé doplňkové a kompletační konstrukce (např. podlahy) znesnaďnuje usazování prachu a mikroorganismů a usnadňuje čištění. Aplikace obkladových materiálů ze dřeva v interiéru budovy má pozitivní účinek na psychiku člověka, působí příjemně a teple. Především v případě použití neupravovaných povrchů (9‐17, 9‐18) je ale problematické jejich čištění a obnova v průběhu životního cyklu. 196

FSC – Forest Stewardship Council ‐ www.fsc.org, www.czechfsc.cz

197

PEFC ‐ Programme for the Endorsement of Forest Certification schemes ‐ www.pefc.cz

117


Zhodnocení: dřevo je všestranný materiál s výbornými mechanicko ‐ fyzikálními vlastnostmi při nízké hmotnosti, dobrými tepelně technickými vlastnostmi, je dobře zpracovatelný, trvanlivý a plně recyklovatelný. Nevýhody tohoto materiálu, které souvisí s jeho přírodním původem lze eliminovat vhodným konstrukčním řešením. Poskytuje tak bohaté možnosti pro architektonický návrh. Přesto, že se jedná o obnovitelnou surovinu, jedná se o cennou komoditu kterou je třeba využívat šetrným způsobem. Lesnímu porostu trvá 50 – 80 let než doroste a je použitelný pro konstrukční účely. Odlesnění má negativní vliv na krajinu včetně zvýšeného nebezpečí sesuvů půdy a povodní. Velký podíl dřeva je navíc využíván pro jiné účely než stavební – především pro palivo, papír a celulózu. Často se jedná o aplikace, kde by využití jiných zdrojů celulózy – např. konopí ‐ bylo vhodnější. Environmentální kvalita dřeva úzce souvisí s jeho regulovanou produkcí, která zajišťuje rovnováhu mezi těžbou a přírůstkem, aby nedocházelo k ohrožení stability ekosystémů a poškození životního prostředí (9‐23). Zároveň je třeba dbát na to, aby byly v maximální míře využívány lokální zdroje dřeva, aby nedošlo k zatížení životního prostředí vlivem narůstajících nároků na dopravu (9‐7 – 9‐10). Použití recyklovaného dřeva je rovněž jedním z opomíjených způsobů odpovědného hospodaření se dřevem. Dřevo na konci svého životního cyklu je často kvalitnější než nové dřevo a při citlivém použití může představovat výrazný estetický moment (9‐19 – 9‐22).

9‐23: Postup odlesňování v Tierras Bajas v Bolívii. Autor: Marc Steininger. Zdroj: NASA.

118

Přírodní materiály v architektuře → kámen

10 KÁMEN 10.1 Úvod do problematiky stavění z kamene Přírodní kámen je jedním z nejstarších materiálů, které člověk používá ve stavitelství. V současné architektuře zažívá použití kamene svojí renezanci, především kvůli svým výrazovým vlastnostem ‐ vizuálním a haptickým kvalitám. Z důvodu zvýšených tepelně technických nároků na funkci obvodového pláště a vzhledem ke snahám o zhospodárnění nakládání s kamenem, ztratil v evropském stavitelství až na vzjímky (10‐4) svojí tradiční nosnou funkci a jeho role je většinou omezena na nenosné aplikace. V Evropě se nachází 500 druhů komerčně používaných kamenů, jejich použití je ovlivněno jejich petrografickými, mechanickými a fyzikálními vlastnostmi.



Kámen symbolizuje tradici, je ztělesněním trvanlivosti, kvality a autority. Jeho použití asociuje stabilitu a sílu. Přírodní neupravovaný kámen má silný emocionální význam.



Kámen je přírodní materiál, ale neobnovitelná surovina. Dobývání kamene a jeho následná doprava a zpracování je nesnadné a vyžaduje velké energetické vstupy. Při dobývání kamene se navzdory snahám o následnou rekultivaci mění krajinný ráz. Z důvodu zkrácení vzdáleností potřebných pro transport materiálu je vhodné použití regionálních zdrojů kamene a tím minimalizování dopadu na životní prostředí.

119


10‐1: Detail kamenné stěny. Scandinavian Golf Club, Farum, Dánsko. Autor: Henning Larsen.

10‐2: Průsvitná fasáda z dionýského mramoru. St. Pius, Meggen, Švýcarsko. Autor: Franz Füeg.

10‐3: Stěna z vrstvené valské ruly. Therme Vals, Švýcarsko. Autor: Peter Zumthor

10‐4: Nosná konstrukce kostela. Padre Pio, Foggia, Itálie. Autor: Renzo Piano.

120




Při výběru kamene hraje roli jeho použití (interiér / exteriér) a pro dané účely adekvátní tepelná vodivost, roztažnost, hustota, pevnost, nasákavost, mrazuvzdornost, otěruvzdornost, odolnost proti chemikáliím apod. Důležitá je barva, textura a struktura (10‐1, 10‐2, 10‐3).



Zásadní vliv na vzhled kamene má jeho opracování. Nejčastější úpravy jsou pemrlování, leštění, pískování, broušení, štípání nebo opalování. Při použití kamene v exteriéru mají na jeho vzhled nepříznivý vliv změny povětrnostních podmínek a přítomnost kyselin a spadu v ovzduší – leštěné povrchy ztrácejí lesk a barvu, některé horniny se vlivem znečištěného ovzduší rozpadají.

Základní charakteristika kamenných konstrukcí 

Vysoká pevnost v tlaku, nízká pevnost v tahu



Nízká odolnost proti dynamickým účinkům v podobě otřesů a chvění



Tepelná roztažnost 0.3 – 1.25 mm/m (při rozdílu teplot 100 K), dle druhu kamene. Při rychlých změnách teplot nebo nerovnoměrném tepelném zatížení vznik tahových napětí kterým kámen špatně odolává.



Špatná tepelně izolační schopnost a dobrá tepelná vodivost materiálu



Velká tepelná setrvačnost a dobrá tepelná akumulace, nevytváří pocit tepelné pohody



U některých typů kamene špatná odolnost proti chemickým a mechanickým vlivům způsobených znečištěným ovzduším (SO2, CO2, prachové částice) a solením komunikací

10.2 Historie kamene v architektuře Úloha přírodního kamene v architektuře byla vždy mimořádná, přestože se jeho užití postupně mění. Přes rané použití kamenných nástrojů trvalo relativně dlouho, než se kámen stal stavebním materiálem. Příčinou byl pravděpodobně fakt, že stavění z kamene vyžadovalo lepší organizaci než stavba z hlíny nebo dřeva. -

Megalitické stavby (kromlech Stonehenge, Anglie – sestava kamenů do kruhu o průměru Ø 30m, 1900 př. n. l.) (10‐5). Egypt – kamenné náhrobky – pyramidy ‐ z doby Staré říše (2700 – 2150 př. n. l.), největší Chufuova pyramida, objem stavby cca 2 500 000 m³ (10‐8) Skalní chrámy (Egypt – chrám Ramese II. u Abu Simbelu (1317 – 1251 př. n. l.), Indie – chrám Kailasa, Élóra (1. tis. př. n. l.). Řecko – antické chrámy, architrávový konstrukční systém (Atény ‐ chrám Athény Nike na Akropoli, 430 př. n. l.; Olympia – Diův chrám, 5. stol. př. n. l.). Řím – plné využití kamenné klenby, technické stavby (mosty, akvadukty), Pont du Gard (19 př. n. l.) (10‐7); Pantheon (120 ‐ 125 př. n. l.).

121


10‐5: Stonehenge, nedaleko Salisbury. Velká Británie. Foto: Ken Geiger.

10‐7: Pont du Gard. Provence, Francie. Foto: Edouard Baldus.

10‐6: ʺLoosův důmʺ. Vídeň, Rakousko. Autor: Adolf Loos.

10‐8: Pyramidy. Giza, Egypt. Foto: Jochen Schlenker.

122


-

-

Románský sloh – valená, křížová, žebrová křížová klenba, Caen ‐ St. Etiene (11 ‐ 12.stol.), Clermont‐Ferrand ‐ Notre‐Dame‐du‐Port (11. ‐ 12. stol.), Cluny – opatský kostel III (1088 ‐ 1135). Juditin most, kamenný most přes Vltavu postavený Vladislavem II. (1158). Gotický sloh – lomený oblouk, opěrný systém s žebrovou klenbou. Chartres, katedrála (1260); Paříž, katedrála Notre Dame (1163 ‐ 1240) Renesanční sloh – kámen uplatňován v architektonických článcích. Baroko – kámen jako stavivo, základy, inženýrské stavby. 19. století – vzrůstá prestiž kamene, obklady významných staveb, inženýrská díla – vltavská nábřeží, jezy, zdymadla. 20. století – přesun role kamene od konstrukční k dekorační funkci (10‐6), konglomerovaný kámen, použití kamene jako pomocné hmoty – cement, vápno, beton.

10.3 Suroviny a zdroje Kámen, je přírodním procesem vzniklá heterogenní směs tvořená jedním nebo více minerály, organickými složkami nebo kombinací obou komponent. Podle původu a způsobu vzniku je dělíme na vyvřelé, sedimentární a metamorfované. Největšími producenty tesaného kamene jsou Brazílie, Čína, Indie, Itálie a Španělsko. Každý z nich má roční produkci 9 ‐22 miliónu tun tesaného kamene198. 

Vyvřelé horniny vznikly krystalizací magmatu



Hlubinné vyvřeliny – mají všesměrnou hrubozrnnou strukturu, která vznikla postupnou dlouhodobou krystalizací. Většina těchto vyvřelin je mrazuvzdorná a má vysokou pevnost v tlaku. Patří mezi ně žula, diorit nebo gabro.



Žilné vyvřeliny – jsou pod obrovskými tlaky vtlačovány do puklin a prasklin nedaleko zemského povrchu, tím tavenina rychleji chladne a horniny mají jemnější, nestejnorodou strukturu.



Výlevné horniny – díky své nízké viskozitě rychle dosahují zemského povrchu, kde chladnou. Rychlým chladnutím vznikají typické jemnozrnné až sklovité struktury.



Sedimentární horniny vznikly přemístěním, usazením a následným zpevněním zvětralých materiálů (fyzikální proces), vysrážením z roztoků (chemický proces) nebo usazením vlivem biologického činitele (biologický proces). Vlastnosti těchto hornin závisí na podmínkách jejich vzniku (teplota, tlak). Patří mezi ně například pískovec, vápenec, nebo travertin.



Metamorfované horniny vznikají fyzikálně mechanickými pochody z hornin vyvřelých, sedimentárních nebo dříve metamorfovaných, především v důsledku vysokých teplot, tlaků a chemického prostředí kterým jsou vystaveny. Důležitými metamorfovanými horninami jsou krystalický vápenec (mramor) nebo břidlice. 198 DSAN World Demand for Granite Index ukazuje, že poptávka po opracované žule rostla mezi lety 2000‐ 2006 ročně o 15%, DSAN World Demand for Marble Index, že poptávka po opracovaném mramoru v stejném období ročně o 12%.

123


Dobývání kamene je proces, jehož pracnost závisí na uložení kamene a účelu pro který je dobýván. Původně se kámen lámal pro stavební účely a to především jako zdící materiál. Vyjímečně šlo o větší kusy pro sochařské účely nebo speciální konstrukční části staveb jako překlady nebo sloupy. V současné době se požadavky na kamenné konstrukce diferencují: 

Drť jako kamenná surovina např. pro výrobu cementu, vápna nebo plnivo do betonových směsí a pro výrobu štěrku.



Co největší bloky dekoračního kamene určené především pro obkladové materiály.

Z hlediska využití má velké uplatnění vápenec, který se používá jako základní surovina pro výrobu cementů a vápna. Není odolný vůči chemikáliím a proto nemůže být použit v aplikacích, kde probíhá frekventované čištění. Vyskytuje se v šedohnědých, červených, nažloutlých nebo bílých odstínech. Mramor (krystalický vápenec) má většinou bílou barvu, používá se pro sochařské účely nebo na obklady fasád a podlahové krytiny. Břidlice nachází své využití jako obkladové nebo dlažební desky a na střešní krytiny, v podobě drtí např. pro posypy lepenek. Podstatná část drceného kameniva do betonů nebo komunikací se vyrábí z tvrdých vyvřelých hornin – žul, čedičů, znělců, grandioritů apod. Dobrá štípatelnost žul se využívá k výrobě kamenických výrobků, konstrukcí opěrných zdí, obrubníků, dlažebních kostek nebo schodišťových stupňů. Dále se používá pro broušené nebo leštěné obklady, dlažby nebo pracovní desky. Žuly mají vysokou pevnost v tlaku a jsou odolné vůči chemickým vlivům způsobeným znečištěným ovzduším. Vyskytují se většinou v červených, narůžovělých, žlutých, bílých, šedých nebo šedomodrých odstínech. Pískovec má různé barvy ‐ především červené, žluté, hnědé a zelené. Je dobře opracovatelný, ale pro nízkou otěruvzdornost není vhodný na frekventované podlahové krytiny. Recyklace. Kámen lze recyklovat v rámci celého životního cyklu – buď opětovným použitím nebo jako kamenivo. V tomto případě se jedná o downcycling, neboli recyklaci materiálu na materiál nižší kvality. Příkladem opětovného použití je Forum Romanum, které bylo největším zdrojem použitého přírodního kamene v renesanci nebo egyptské pyramidy. Tabulka 14: Hodnoty ekoindikátorů pro vybrané druhy kamene. Zdroj: (Hegger, a další, 2006 str. 100) Materiál a jeho specifikace

M.j.

PEI neobnovit.

PEI obnovit.

GWP

ODP

AP

[MJ]

[MJ]

[kg CO2, ekv]

[kg CFC11,ekv]

[kg SO2, ekv]

1 m3

9837

332

626

120.10‐6

4.5

1 m3

4099

153

253

47.10‐6

0.48

1 m3

4608

165

286

55.10‐6

0.64

1 m3

6749

249

422

80.10‐6

1.8

Žula, leštěná (Indie) (2750 kg/m3)

Pískovec (regionální zdroj) (2500 kg/m3)

Břidlice (regionální zdroj) (2700 kg/m3)

Mramor, leštěný (Itálie) (2700 kg/m3)

124


10.4 Vlastnosti kamene Hornina je heterogenní směs, jejíž vlastnosti závisí na specifických vlastnostech nerostů a podmínkách, při kterých byla hornina vytvořena. Fyzikální a mechanické vlastnosti závisí na složení, textuře a struktuře horniny. Průměrná objemová hmotnost vyvřelých hornin je 2500 ‐ 3200 kg/m3, sedimentárních hornin 1800 ‐ 2600 kg/m3. Tepelná vodivost závisí na objemové hmotnosti a vlhkosti horniny, nejlepší tepelnou vodivost mají žuly, čediče nebo křemence (2.9 ‐ 4.2 W/mK), pískovce vykazují hodnoty 0.9 ‐ 1.7 W/mK. Pevnost v tlaku u vyvřelých hornin dosahuje 400 N/mm2, u sedimentárních hornin 50 ‐ 250 N/mm2. Trvanlivost závisí na složení hornin a jejich otevřené pórovitosti. Další vlastnosti, které kámen charakterizují jsou tepelná roztažnost, nasákavost, mrazuvzdornost, otěruvzdornost, odolnost proti chemikáliím apod. Struktura a textura. Vliv podmínek, při nichž docházelo ke vzniku hornin, se odráží ve vzájemném uspořádání a styku zrn, dokonalosti vývoje krystalů, jejich velikosti a usměrnění. 

Struktura vyjadřuje velikost a tvar nerostných součástí



Textura je prostorové uspořádání částic nerostů v hornině. Textury rozlišujeme celistvé, pórovité, mandlovcové, všesměrné, kulovité a paralelní.

Struktura a textura ovlivňuje význam hornin pro použití ve výrobě. Jemnozrnnější horniny jsou stálejší, pevnější a dobře opracovatelné. Dají se dobře řezat, leštit, nedrolí se a jsou odolnější vůči povětrnostním vlivům. Porfyrické horniny se více drolí a hůře leští. Barva závisí na barvě jednotlivých minerálů, na struktuře horniny a na povrchové úpravě materiálu. Trvanlivost barvy závisí na odolnosti horniny vůči zvětrávání. U sedimentárních hornin je barva ovlivněna tmelem. Leštitelnost je dána leštitelností jednotlivých minerálů. Nejlépe se leští křemen a živce, obtížně slídy. Jemnozrnné struktury lze leštit snadněji než hrubozrnné. Vzhledové typy hornin. Barva, textura a struktura vytváří celkový vizuální dojem horniny. Dle B. Syrového můžeme horniny z tohoto pohledu dělit na zrnité, skvrnité, šmouhované, pruhované, pórovité a vzorované. Tabulka 15: Průměrné orientační hodnoty vybraných hornin. Zdroj: (Hegger, a další, 2006 str. 43) Koeficient Součinitel Akumulace Pevnost tepelné Nasákavost tepelné Druh horniny Hustota tepla v tlaku roztažnosti vodivosti [kg/m3] [N/mm2] [W/mK] [kJ/m3K] [mm/mK] [%] Vyvřelé

Žula

2600‐2800

130‐270

2.8

2370‐2550

0.008

0.1‐0.9

Čedič

2900‐3000

240‐400

3.5

2640‐2730

0.009

0.1‐0.3

Pískovec

2000‐2700

30‐150

2.3

1760‐2380

0.012

0.2‐10

Travertin

2400‐2500

20‐60

2.3

0.0068

2‐5

Sedimentární

Metamorfované

Břidlice

2700‐2800

50‐80

2.2

2430‐2520

0.5‐0.6

Mramor

2600‐2900

75‐240

3.5

2370‐2640

0.003‐0.006

0.1‐3

125


10‐9: Použití kamene na interiérový obklad a podlahovou krytinu. Scandinavian Golf Club, Farum, Dánsko. Autor: Henning Larsen.

10‐10: Gabionová stěna ‐ vápenec v kombinaci se skleněnými oblázky. Rotterdam, Nizozemí. Autor: Jeroen Hoorn. Foto: Willem van Det.

10‐11: Střešní krytina a venkovní obklad z norské břidlice. Scandinavian Golf Club, Farum, Dánsko. Autor: Henning Larsen.

10‐12: Zastřešená piazza s uměleckými mramorovými objekty. Aurora Place, Sydney, Austrálie. Autor: Kan Yasuda. Foto: John Gollings.

126


10.5 Technologie stavění Použití kamene ve stavění je vhodné pro následující aplikace:      

Zdivo Spínané nosné konstrukce Fasádní a interiérové obklady Podlahové krytiny Střešní krytiny Interiérové prvky

U kamenného zdiva je hlavní volba druhu kamene, tvaru jednotlivých kusů, úprava ploch a spar. Na základě míry opracovanosti kamene a způsobu spárování lze zdivo rozdělit do dvou skupin ‐ z neopracovaného a z tesaného kamene. V padesátých letech 20. století byl použit nový způsob stavění z kamene – spínané nosné konstrukce. Jde o konstrukce sestavené z menších dílů, které jsou dodatečně spínané předpínací výztuží. Konstrukci je třeba navrhnout jako plně předepjatou, aby z ní byl zcela vyloučen tah. Tímto způsobem lze navrhnout neobvykle štíhlé konstrukce (10‐4). Při použití kamene na fasádní obklad musíme zajistit splnění požadavků především na 1) tepelnou roztažnost, 2) deformace vzniklé z důvodu kolísání vlhkosti v materiálu, 3) mrazuvzdornost a odolnost proti solím a 4) chemickou stabilitu. Nejčastější je použití zavěšeného obkladu ‐ všechny kotvící prvky musí být zhotoveny z nerezavějící oceli, tloušťka obkladu činí 30‐50 mm. Na hodnocení jinak dobrého životního cyklu kamene má negativní vliv použití velkého množství dalších konstrukčních prvků (tab 16). Lícové zdivo vykazuje dobrou odolnost vůči mechanickému poškození. Kamenné prvky jsou cca 90 mm silné a kotví se do nosné stěny podobně jako cihelné lícové zdivo. Gabionové stěny (10‐10) (volně skládaný lomový kámen do drátěných košů) našel své použití nejen ve vodohospodářských a inženýrských stavbách, ale i na obkladech fasád. Přímo do malty na nosnou stěnu lze aplikovat maloformátové prvky o velikosti < 0.1m2. Výhodou je nízká cena a rozmanitý výraz obkladu. Provedení interiérových obkladů (10‐9) je technologicky méně náročné než obklady exteriérové a můžeme zde použít stejné nebo zjednodušené principy. Velký sortiment kamene je k dispozici pro podlahové krytiny (10‐9, 10‐13) z přírodního kamene. Musí splňovat požadavky především na otěruvzdornost, protiskluznost a odolnost proti chemikáliím či jiným činitelům. Porézní sedimentární horniny jsou náchylné na znečištění, některé druhy kamene jsou nevhodné z důvodu vysoké tepelné roztažnosti. Z důvodu velké tepelné vodivosti a akumulaci jsou kamenné podlahy vhodné v kombinaci s podlahovým vytápěním. Jako střešní krytina (10‐11) byl kámen rehabilitován v 11. století ve Francii. Napomohly tomu především přísnější požární regulativy, které omezovaly použití hořlavých materiálů v konstrukcích staveb. Kromě místních typů kamene jako pískovec, vápenec nebo žula se používala především břidlice. Minimální sklon břidlicové střechy je 22°. Menší sklon než tento je možný pouze za použití druhé vodotěsné vrstvy pod krytinou a to pouze do sklonu 12°. Břidlicové desky se zpravidla dodávají v tloušťce 4 – 6 mm bez děrování, úžlabní desky potřebné

127


ke zhotovení úžlabního profilu se vyrábějí ze surového neupraveného materiálu. Pokrytí deskami může mít formu pravoúhlé dvojité krytiny, skládané krytiny se zkosenými rohy, skládané krytiny se zaoblenými rohy nebo skládané krytiny ve tvaru šupin. Desky se připevňují v místě výškového a bočního přesahu přibíjením na dřevěné laťování nebo bednění měděnými hřebíky a sponami. Použití kamene je vhodné i na interiérové prvky, jako jsou schodišťové stupně, pracovní kuchyňské desky nebo sochařské prvky (10‐12).

10.6 Poruchy a ochrana kamenných konstrukcí Trvanlivost kamenných konstrukcí a povrchů závisí do značné míry na druhu použitého materiálu, kvalitě projektu a provedení stavby. Poškození kamenných konstrukcí způsobují technické a atmosferické vlivy. Poruchy kamenných konstrukcí K technickým vlivům, které způsobují poškození kamene patří chybné osazení kamene do konstrukce, špatné provedení hydroizolací nebo střešní krytiny, působení vegetace nebo aplikace nesprávných (neprodyšných) ochranných nátěrů. K atmosférickým vlivům, které mají za následek zvětrávání kamene se řadí střídání teplot, oslunění a exhalace v ovzduší. Vzhled kamenných povrchů. Na vzhled kamene má nejzásadnější vliv znečištěné ovzduší. Špína a mikroorganismy se soustředí hlavně na místech, která jsou chráněná před deštěm. Ostřiky z komunikací a vadná hydroizolace objektu může mít rovněž za následek vznik skvrn nebo výkvětů.   

Čedič nebo žula se čistí snadno pomocí tlakové vody s případným přídavkem saponátu. Leštěný mramor by se v exteriérech neměl používat, protože není schopen zachovat svůj lesk. Porézní materiály jako pískovec nebo vápenec se udržují hůře, většinou to vyžaduje použití odborných firem. Čištění se provádí za použití tlakové vody nebo abrasivních metod.

Mráz. Mrazuvzdornost kamene závisí na jeho poréznosti a struktuře pórů. K zamezení vzniku poruch je potřeba zamezit nasákávání kamene vodou, zajistit aby nedocházelo k cyklům rozmrazování a zmrazování a používat kámen s certifikátem mrazuvzdornosti. Soli. Hlavním zdrojem solí, které narušují strukturu kamene jsou sloučeniny, které vzniknou reakcí vápenatých složek v kameni a znečištěným deštěm. Vliv mikroorganismů může tento proces ještě zhoršit. Přeměňují síru a dusík z ovzduší na siřičité a dusíkaté kyseliny, které urychlují rozpad kamene. Ochrana kamene Nejvhodnější je preventivní projekčně ‐ technická ochrana a použití vhodného materiálu pro dané aplikace. Znehodnocení kamene lze zamezit vhodnou impregnací, která nesmí být parotěsná a musí umožňovat „dýchání“ kamene. Výběr nevhodné penetrace může znehodnotit pozitivní vlastnosti kamene jako přírodního materiálu včetně jeho life cycle assessment.

128


10.7 Zhodnocení Fasádní obklad (hodnoty na m2)

PEI obnovitelná

PEI neobnovitelná

GWP 100

Trvanlivost

[MJ]

[MJ]

[kg CO2 ekv.]

[a]

71

3.5

5.4

80 ‐ 100

168

17

10

80 ‐ 100

88

38

3.4

40 – 60

189

613

‐29

40 ‐ 70

416

43

25

70 – 100

832

168

55

70 ‐ 100

Kámen Vápencové desky tl. 20mm, do MVC tl. 15mm.

Kámen Vápencové desky tl. 30mm, zavěšené pomocí nerezových kotev.

Vláknocementové desky Vláknocementové desky tl. 8mm, dřevěná pomocná konstrukce

Překližka Stavební překližka tl. 16mm, dřevěná pomocná konstrukce

Titanzinkový plech Titanzinkový plech s dvojitou stojatou drážkou tl. 0.7 mm, DTD tl. 22 mm

Vlnitý hliníkový plech Vlnitý hliníkový plech tl. 1mm, podpůrná hliníková konstrukce

Tabulka 16: Srovnání ekoparametrů kamenného fasádního obkladu s referenčními materiály. Zdroj: (Hegger, a další, 2008 str. 262) Podlahová krytina (hodnoty na m2)

PEI obnovitelná

PEI neobnovitelná

GWP 100

[MJ]

[MJ]

[kg CO2 ekv.]

[a]

16

0.7

1

70 ‐ 100

43

1.1

3.5

70 ‐ 100

66

447

‐42

20 – 50

24

29

‐0.4

15 ‐ 40

22

54

‐5.2

15 – 40

Kámen Vápencové dlaždice 300 x 300 mm, do tenkovrstvé malty tl. 3 mm

Kámen Břidlicové dlaždice 300 x 300 mm, do malty tl. 12 mm

Dřevo masivní buková podlaha tl. 22 mm, olejovaná, do alkydové pryskyřice

Linoleum Přírodní linoleum v roli, tl. 2.5 mm, lepidlo na bázi polyvinylacetátu

Korek korkové dlaždice, voskované, tl. 6 mm, latexové lepidlo

Trvanlivost

Tabulka 17: Srovnání ekoparametrů podlahových krytin z kamene s referenčními materiály. Zdroj: (Hegger, a další, 2008 stránky 266‐267)

Vliv na životní prostředí: kámen je neobnovitelná surovina, její těžba vyžaduje vysoké energetické vstupy a náklady na dopravu a nevratným způsobem mění krajinný ráz. Roční těžba nerostných surovin na světě se odhaduje na 30 miliard tun ročně. V mnoha případech probíhá v hodnotných přírodních oblastech199, jejichž vzhled je narušen lomy, vytěženými jámami, výsypkami nebo technickým zařízením, rozsáhlá těžba vede k zhoršení vodní bilance v území, zejména ke změnám hladin podzemních vod a ke znečištění podzemních i povrchových vod. V ČR se jedná např. o těžbu vápenců v CHKO Český kras nebo štěrkopísků v CHKO Třeboňsko a Českém středohoří.

199

129


Citlivým tématem je i zábor zemědělské půdy pro účely těžby surovin. Rozrušování hornin odstřelem a jejich další úprava je zdrojem hluku a prachu. Do ovzduší se dostávají drobné částice aerosolu, které v něm trvale zůstávají a mohou být transportovány na dlouhé vzdálenosti. V mnoha případech se liší místo těžby a místo zpracování suroviny, což vede k neadekvátnímu obohacování na straně dovozce a devastaci prostředí na straně vývozce. Vliv na zdraví člověka. Při zpracování kamene může docházet k zvýšené prašnosti a k podráždění dýchacích cest a očí. Při použití v interiéru je kámen vzhledem ke své dobré tepelné vodivosti vnímán jako studený a je vhodné jeho doplnění o podlahové vytápění. Kámen, např. vápenec nebo žula, může být zdrojem přírodní radioaktivity. Zhodnocení. Protože se jedná o neobnovitelnou surovinu, je třeba jí využívat šetrným způsobem a s přihlédnutím k vlivu těžby na životní prostředí. Přestože se může jevit kámen jako surovina nevyčerpatelná, v některých případech vystačí známé zásoby surovin pouze na několik let. Proto je třeba tuto přírodní surovinu těžit zodpovědně a pouze pro účely, na které nestačí méně hodnotné suroviny. Přestože můžeme využít kámen z celé naší planety, byl vždy spjat s lokalitou svého původu a v této souvislosti by se měl využívat i nadále. Jeden z požadavků certifikačního systému budov LEED na stavění z kamene je 800 km maximální vzdálenost lomu od staveniště. Kámen nabízí pestrou škálu barev, struktur a textur a možnosti jeho aplikace jsou nesmírně rozmanité. Intenzivním způsobem působí na naše smysly (10‐13). Přestože se v současné době využívá především v tenkých vrstvách, stále vzbuzuje asociaci tradice, stability a síly. V případě použití vhodného kamene lze docílit trvanlivých povrchů s minimálními nároky na údržbu, což pozitivním způsobem ovlivňuje spotřebu energetických a surovinových zdrojů v průběhu jeho životního cyklu.

10‐13: Therme Vals: interiér hlavního prostoru. Vals, Švýcarsko. Autor: Peter Zumthor.

130

Přírodní materiály v architektuře → závěr a předpokládaný přínos práce

11 ZÁVĚR A PŘEDPOKLÁDANÝ PŘÍNOS PRÁCE Z dizertační práce vyplývá, že přírodní materiály obecně vykazují nízké hodnoty svázané primární energie i dalších ekoindikátorů a příznivým způsobem ovlivňují kvalitu vnitřního prostředí budov. Nevýhody těchto materiálů, které souvisí s jejich přírodním původem – zpravidla se jedná o sníženou odolnost vůči vodě, mikroorganismům, napadení škůdci a zvýšenou hořlavost – lze eliminovat vhodným architektonicko – konstrukčním řešením. Jejich environmentální přínos mohou výrazně zhoršit dlouhé dopravní vzdálenosti, způsob zpracování nebo cizí přísady pro zlepšení jejich vlastností. Jejich intenzivní těžení může mít za následek narušení místních biotopů a systému spodních vod a mít negativní vliv na krajinný ráz. Proto je v rámci návrhu třeba dbát na původ materiálu a způsob jeho zpracování. Řada přírodních materiálů se v současné době nachází v rovině experimentálních technologií, což se projevuje malou rychlostí výstavby, zvýšenými nároky na pracovní sílu a zvýšenými náklady. Průmyslově vyráběné prvky však mohou být významnou alternativou k „standardním“ materiálům. Mohou jim úspěšně konkurovat díky srovnatelným nebo lepším mechanicko ‐ fyzikálním vlastnostem i technologií výstavby. V rámci projektu je nicméně třeba provést zhodnocení vlivu materiálu na životní prostředí během celého jeho životního cyklu, zvážit technologické možnosti těchto materiálů a vliv na zdraví člověka během výroby, výstavby i v rámci zabudování ve stavbě.

131

Přírodní materiály v architektuře → použitá literatura

Přírodní materiály přirozeně stárnou a nepodléhají módním trendům, které by zapříčinily jejich častou obnovu. To je v souladu s jedním z principů udržitelného stavění, který spočívá v prodloužení životnosti toho, do čeho je vkládána energie. Někteří architekti / investoři používají tyto materiály z náklonnosti k tradičním materiálům, z ohleduplnosti k životnímu prostředí nebo jako přirozenou součást svého životního stylu. K širšímu uplatnění přírodních materiálů může ale dojít pouze tehdy když se 1) jejich využití (respektive jejich environmentální a zdravotní charakteristiky) stane součástí platné legislativy a když 2) nabídnou uživateli nějakou přidanou hodnotu. Ta spočívá ve zvýšené kvalitě bydlení a architektonické kvalitě. Renesance přírodních materiálů v architektuře může být jednou z cest, jak dojít od současné odhmotněné architektury bez významu k mnohosmyslového prožitku z architektonického prostoru. Předkládané příklady staveb jsou toho dokladem. Použití environmentálně příznivých materiálů je zakotveno už v Agendě 21: „výběr materiálů by měl být založen na jejich environmentálních vlastnostech, jejich životnosti a zdravotních důsledcích jejich použití“200. Aby se problematiku environmentálně příznivých materiálů naučila společnost vnímat a vzala ji za svou, je nutné se cílevědomě věnovat implementaci této problematiky do architektonické výuky. V geograficky i kulturně blízkých architektonických školách se výukou udržitelné architektury a stavebních materiálů zabývají většinou celá pracoviště. Na Fakultě architektúry STU v Bratislavě je tímto pracovištěm Ústav ekologickej a experimentálnej architektúry, který se zabývá vztahem architektury a prostředí včetně použití „alternativních“ stavebních materiálů a technologií, na Fakultät für Architektur und Raumplanung (TU Wien) je to Institut für Architekturwissenschaften ‐ Bauphysik und Bauökologie. Na Fakultě architektury ČVUT (FA ČVUT) probíhala výuka udržitelné architektury během posledních 20ti let formou “mistrovského přístupu”201 s důrazem na individuální přístup ke studentovi a jeho kreativním schopnostem. Od roku 2008 dochází v systému výuky udržitelné architektury na FA ČVUT k systematickým změnám, které jsou založeny na konfrontaci zkušeností z dosavadní výuky a ze zahraničních škol. Základním kamenem tohoto procesu je vytvoření nového předmětu Ekologie stavění. Předmět komplexně seznámí studenta s problematikou udržitelného rozvoje v architektuře a připraví studenta na aplikaci znalostí této problematiky do návrhových předmětů a dalších navazujících předmětů, které se zabývají jednotlivými aspekty udržitelného rozvoje a ekologického stavění. Student bude veden ke kritickému myšlení, aby byl schopen chápat všechny aspekty u. r. – ekologický, kulturní a sociální a analyzovat jejich vliv na architektonickou tvorbu. V úvodu předmětu bude student seznámen s historií konceptu udržitelnosti, s filozofickými základy a sociologickými, ekonomickými, environmentálními, technickými, politickými a architektonickými souvislostmi, včetně vybraných příkladů staveb. Přednášky ho provedou od ekologických důsledků urbanizace 200

(CIB, 1999 str. 71)

201

(Zavřel, a další, 2010)

132

Přírodní materiály v architektuře → závěr a předpokládaný přínos práce

a metropolizace a udržitelného prostorového uspořádání města, přes kulturní krajinu a její duchovní rozměr, architektonicko ‐ energetický a technický koncept domu, environmentálně příznivé stavební materiály, zdravé vnitřní prostředí a zeleň, až k vlivu dopravy na kvalitu životního prostředí. Výklad bude ukončen nastíněním vlivu ekologický aspektů staveb na architektonický výraz domu a způsoby hodnocení udržitelnosti projektu. Pilířem celého výkladu budou případové studie ekologických staveb, na kterých budou jednotlivé aspekty přehledně dokumentovány. Výsledky této dizertační práce jsou průběžně ověřovány v rámci ateliérový výuky na FA ČVUT a budou využity v rámci předmětu Ekologie stavění.

Cílem je "louskat oříšky louskáčkem a zatloukat kůly těžkým kladivem, a ne naopak” jak napsal Amory Lovins ve své knize Jemné cesty energie.

133

Přírodní materiály v architektuře → summary

134


12 SUMMARY The choice of building materials is essential to the building’s demeanor and to the way people perceive it. Contrary to the times of our ancestors, the contemporary era offers architects an unprecedented choice of materials independent on locality. Picturesque use of diverse materials, their conscious atypical application, and the borrowing of materials from different industries become highly regarded architect’s artistic tools. An emphasis on visual elements of architectural experience in combination with the standardization of building elements inevitably lead to the loss of tactility, and sometimes even the sensation of architecture. As Juhani Pallasma puts it, houses evolved into paintings detached from the existential depth and reality. 40% of the entire energy consumption and 40% of human‐produced waste in the EU are generated by the building industry and by thus built‐up environment. The building industry is also responsible for approximately 30% of CO2 emissions. Due to the fact that it is strongly involved in the global energy, and raw material consumption, it is essential to deal with the question of sustainable development of this part of human activity. The dissertation thesis is dedicated to architects and students of architecture as a decision‐making instrument to be used in the building design process. A building’s multi‐sensory quality, its environmental friendliness, and the quality of its interior setting are the key factors for the author; therefore, the bulk of the thesis is focused on natural building materials in which such qualities are

135


presumed. The usage of natural materials used to be traditional in our cultural environment, but gradually vanished with the accession of the industrial revolution. The goal of this thesis is to verify the possibility of liberating natural materials from their rural architecture stigma, and to confirm the contingency of their application in contemporary architecture.

136


13 POUŽITÁ LITERATURA Buckminster Fuller http://www.bfi.org.

Institute.

[Online]

[Citace:

07.

Červenec

2010.]

2010. Thermo Hanf. [Online] 2010. http://www.thermo‐hanf.de. Althaus, Hans‐Jörg a Richter, Klaus. 2001. Life cycle analysis (LCA) of different cork floorings. místo neznámé : EMPA: Materials Science and Technology, 2001. Behne, Adolf. 1927. Neues Wohnen ‐ neues Bauen. Leipzig : Hesse & Becker, 1927. Berge. The Ecology of Building Materials. Berge, Bjørn. 2009. The Ecology of Building Materials. Oxford : Architectural Press, 2009. ISBN: 978‐1‐85617‐537‐1. Blesser, Barry a Salter, Linda‐Ruth. 2008. Sluchová architektura. [editor] Jana Tichá. Zlatý řez. 2008, 30. —. 2009. Spaces Speak, Are You Listening?: Experiencing Aural Architecture. Cambridge : The MIT Press, 2009. str. 436. ISBN: 978‐0262513173. Boltshauser Architecten. 2010. Neubau Lehmhaus Rauch, Schlims, AT. [Online] 2010. http://www.boltshauser.info. Canabest. 2010. [Online] 2010. http://www.canabest.cz. Carson, Rachel. 2002. Silent Spring. Boston : Mariner Books, 2002. ISBN: 978‐ 0618249060.

137


CIB. 1999. Agenda 21 pro udržitelnou výstavbu. Rotterdam : CIB Report Publication, 1999. ISBN: 90‐6363‐015‐8. Claygar. 2010. [Online] 2010. www.claygar.cz. Collins, Robert, Kristensen, Peter a Thyssen, Niels. 2009. Water resources across Europe — confronting water scarcity and drought. Copenhagen : EEA, 2009. ISBN: 978‐92‐9167‐989‐8. Copenhagen Accord. 2009. Copenhagen Accord ‐ Advanced unedited version. 2009. Corbusier, Le. 2007. Toward an Architecture. Los Angeles : Getty Publications, 2007. ISBN: 978‐0892368228. —. 1977. Vers une architecture. 1977. Corbusier‐Saugnier, Le. 2005. Za novou architekturu. Praha : Nakladatelství Petr Rezek, 2005. ISBN: 80‐86027‐23‐6. Council of the European Union. 2006. Review of the EU Sustainable Development Strategy (EU SDS) ‐ Renewed Strategy. Brussels : autor neznámý, 2006. Daly, Herman E. 1991. Steady‐State Economics. místo neznámé : Island Press, 1991. str. 318. ISBN: 978‐1559630719. Daniels, Klaus a Hammann, Ralph E. 2009. Energy Design for Tomorrow. Stuttgart : Edition Axel Menges, 2009. str. 368. ISBN: 978‐3936681253. Davies, James B., a další. 2007. The World Distribution of Household Wealth. 2007. Day, Christopher. 2005. Duch a místo. Brno : ERA vydavatelství, 2005. ISBN: 80‐ 86517‐95‐0. Ekopanely. 2010. [Online] 2010. www.ekopanely.cz. European Commission. European Commission: Sustainable Development. [Online] [Citace: 04. srpen 2010.] European Commission. 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. Fuller, Buckminster. 2008. Operating Manual for Spaceship Earth. Baden : Lars Müller Publishers, 2008. Harri, Hakaste. 2008. The climate is changing, but what is the architectʹs 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.

138


Hendriks, Charles F. 2001. Sustainable Construction. Boxtel : Aeneas, 2001. ISBN: 90‐75365‐43‐8. Herzog, Thomas, a další. 2004. Timber Construction Atlas. Basel : Birkhäuser, 2004. ISBN: 3‐7643‐7025‐4. Howes, David. 2008. Architektura smyslů. [editor] Jana Tichá. Zlatý řez. 2008, 30. Chybík, Ondřej. 2009. Přírodní stavební materiály. Praha : Grada Publishing, 2009. str. 272. ISBN: 978‐80‐247‐2532‐1. IAP. Joint statement by fifty‐eight of the worldʹs scientific academies. The Global Network of Science Academies. [Online] http://www.interacademies.net. International Energy Agency. 2007. Tracking Industrial Energy Efficiency and CO2 Emissions. Paris : IEA, 2007. IPCC. 2007. IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change 2007 . Intergovernmental Panel on Climate Change. [Online] 2007. www.ipcc.ch. Jay, Martin. 1994. Downcast Eyes: The Denigration of Vision in Twentieth Century. French Thought. Berkeley : University of California Press, 1994. str. 644. ISBN: 978‐ 0520088856. Jokl, Miloslav. 2002. Zdravé obytné a pracovní prostředí. Praha : Academia, 2002. str. 280. ISBN: 80‐200‐0928‐0. Komise Evropských společenství. 2009. Začleňování udržitelného rozvoje do politik EU:Přezkum strategie Evropské unie pro udržitelný rozvoj za rok 2009. 2009. Layard, Richard. 2003. Happiness: Has Social Science a Clue? 2003. Lazarus, Nicole. Beddington Zero (Fossil) Energy Development: Construction Materials Report. místo neznámé : BioRegional. Lime Technology. 2010. [Online] 2010. http://www.limetechnology.co.uk. Marinetti. 1922. Manifest Le Tactilisme. Milano : Milano, Corso Venezia 61, 1922. Max Planck Institute. 2004. How Strongly Does the Sun Influence the Global Climate? Max Planck Institute. [Online] 2004. www.mpg.de. Meerwein, Gerhard, Rodeck, Bettina a Mahnke, Frank H. 2007. Color ‐ Communication in Architectural Space. Basel : Birkhäuser, 2007. str. 152. ISBN: 978‐ 3764375966. Minke, Gernot. 2005. Building with Earth: Design and Technology of a Sustainable Architecture. Basel : Birkhäuser, 2005. str. 199. ISBN: 978‐3764374778. Moholy‐Nagy, László. 2002. Od materiálu k architektuře. [překl.] Anita Pelánová. 1. vydání. Praha : Triáda, 2002. str. 262. ISBN: 80‐86138‐29‐1. —. 1929. Von Material zu Architektur. München : Albert Langen, 1929. NASA. 2010. Visible Earth. NASA. [Online] 2010. http://visibleearth.nasa.gov/. OECD. 2003. Environmentally Sustainable Buildings: Challenges and Policies ‐ Policy Brief. Paris : OECD Observer, 2003. Pallasmaa, Juhani. 2008. Křehká architektura. [editor] Jana Tichá. Zlatý řez. 2008, 30. —. 2005. The Eyes of the Skin. Chichester, England : John Wiley & Sons, 2005. ISBN: 978‐0‐470‐01578‐0.

139


Procrea. 2010. [Online] 2010. www.procrea.de. Protonix. 2008. Dopřejte si čistý vzduch, ale nevětrejte zbytečně. StavbaWEB. [Online] 2008. http://www.stavbaweb.cz. Rada Evropské Unie. 2006. Přezkum strategie EU pro udržitelný rozvoj ‐ obnovená strategie. Brussels : Rada Evropské Unie, 2006. 10917/06. Rasmussen, Steen Eiler. 1959. Experiencing Architecture. Cambridge : MIT Press, 1959. ISBN: 978‐0262680028 . Ritthof, Michael, Rohn, Holger a Liedtke, Christa. 2002. Calculating MIPS. Resource productivity of products and services. místo neznámé : Wuppertal Institute for Climate, Environment and Energy, 2002. ISBN: 3‐929944‐56‐1e. Robert, Rivlin a Gravelle, Karen. 1984. Deciphering the senses: The expanding world of human perception. New York : Simon & Schuster, 1984. ISBN: 978‐0671461249 . Růžička, Marek. 2008. Neurovědy a architektura. [editor] Jana Tichá. Zlatý řez. 2008, 30. 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. Strohhaus. 2010. [Online] 2010. www.strohhaus.net. Szadkowska, Maria. 2009. Adolf Loos ‐ Dílo v českých zemích. Praha : Muzeum Hlavního města Prahy a Nakladatelství KANT, 2009. str. 396. Šuta, Miroslav. 2007. Rachel Carson – příběh síly slova. blog.respekt.cz. [Online] 27. květěn 2007. http://suta.blog.respekt.cz/c/3310/Rachel‐Carson‐pribeh‐sily‐ slova.html. UNHCR. 2008. Změny klimatu, přírodní katastrofy a vysídlování lidí: perspektiva UNHCR. Úřad Vysokého komisaře OSN pro uprchlíky. [Online] 2008. www.unhcr.cz. United Nations. 2004. World Population to 2300. New York : United Nations, 2004. —. 2004. World Population to 2300. New York : autor neznámý, 2004. 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. van den Born, G.J., a další. 2000. Technical Report on Soil Degradation. 2000. RIVM report 481505018. van der Werf, G.R., a další. 2009. CO2 emissions from forest loss. Nature Geoscience. 2009, Sv. Vol 2. Velders, G.J.M., a další. Technical Report on Stratospheric Ozone Depletion. RIVM report 481505011. 2001. vládní nařízení č. 178/2001 Sb. kterým se stanoví podmínky ochrany zaměstnanců při práci. 2001.

140


Waldviertler Flachshaus. http://www.waldland.at/waldland.php.

2010.

[Online]

2010.

Werner Schmidt. 2010. [Online] 2010. www.atelierwernerschmidt.ch. Weston, Richard. 1995. Alvar Aalto. London : Phaidon, 1995. str. 240. ISBN: 0 7148 3710 5. Wikipedia. 2010. Recyklace. Wikipedia. http://cs.wikipedia.org/wiki/Recyklace.

[Online]

červenec

2010.

Wogenscky, André. 1991. Le Corbusierovy ruce. Praha : autor neznámý, 1991. Wooley, Tom. 2006. Natural building. A Guide to Materials and Techniques. Ramsbury : The Crowood Press, 2006. str. 192. ISBN: 978‐1‐86126‐841‐9. 2008. World Energy Outlook 2008. Paris : IEA Publications, 2008. ISBN: 978 92 64 04560‐6. World Resource Institute. 2005. Millennium Ecosystem Assessment. Ecosystems and Human Well‐being: Biodiversity Synthesis. Washington : autor neznámý, 2005. Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie. 2010. [Online] 2010. http://www.wupperinst.org. Zavřel, Zdeněk a Hlaváček, Dalibor. 2010. Teaching Sustainable Approach in Architecture School. Praha : CESB10, 2010. Zumthor, Peter. 2006. Atmospheres. Architectural Environments. Surrounding Objects. Basel : Birkhäuser, 2006. str. 76. ISBN: 978‐3‐7643‐7495‐2. —. 2009. Promýšlet architekturu. [překl.] Eva Hermanová. a Architektura. Zlín : Archa, 2009.

141

PŘÍRODNÍ MATERIÁLY V ARCHITEKTUŘE

Recommend Documents