Zabezpečenie odolnosti budov proti nadmernému teplu proti zmene klímy

Na zabezpečenie odolnosti budov proti nadmerným teplotám proti zmene klímy možno použiť niekoľko prístupov. Takéto možnosti sa týkajú projektovania budov (vrátane využívania IT technológií na optimalizáciu tepelnej pohody) a obalových konštrukcií budov (strecha, stropy, vonkajšie steny, dvere, okná – vrátane okuliarov na reguláciu slnečného žiarenia, ktoré znižujú slnečné žiarenie vstupujúce do obydlia – a základov).

Riešenia dizajnu budov zahŕňajú tradičné prvky, ktoré sa bežne vyskytujú v regiónoch s teplým podnebím, ako sú:

• Pomer strán budovy: Pomer medzi vnútorným priestorom a vonkajším povrchom budovy, ktorý optimalizuje vnútorný rozptyl tepla a zároveň minimalizuje absorpciu slnečného tepla.
• Architektonické prvky: Vlastnosti ako markízy, previsy, okenné odtiene, predsiene, biele alebo ľahko farebné vonkajšie steny a strechy odrážajúce teplo.
• Solárna orientácia: Umiestnenie budovy tak, aby sa minimalizovalo denné vystavenie priamemu slnečnému žiareniu.

Veľmi dôležitú úlohu môžu zohrávať aj špičkové technologické riešenia. Patria medzi ne snímače, ktoré monitorujú tepelné podmienky, umožňujú presné nastavenie klimatizácie a vetrania, ako aj orientáciu tieniacich panelov v reálnom čase na základe izolačných podmienok. Snímače a digitálne zariadenia na reguláciu tepla možno integrovať s opatreniami riadenia na strane dopytu, čo pomôže znížiť vplyv dopytu po chladení na špičkové zaťaženia počas období namáhania elektrického systému (pozri aj možnosť adaptácie na zmeny individuálneho správania v odvetví energetiky). Slávnym príkladom budovy, v ktorej bol aplikovaný kompletný balík najmodernejších riešení, je kancelárska budova The Edge v Amsterdame, dokončená v roku 2014. Jeho obálka zahŕňa dynamické okná, automatické odtiene a posuvné vetranie. Vďaka 28 000 snímačom, ktoré monitorujú pohyb, úroveň osvetlenia, vlhkosť a teplotu, sa budova môže okamžite prispôsobiť energetickým potrebám, ako je automatické vypnutie vykurovania, klimatizácie a osvetlenia v nevyužitých priestoroch. Okrem toho môžu zamestnanci používať aplikáciu na úpravu teploty a úrovne osvetlenia vo svojom pracovnom priestore. Okrem toho je chladenie a vykurovanie optimalizované prenosom tepla medzi budovou a kolektorom podzemnej vody pod ňou.

Technické vlastnosti plášťa budovy sú rozhodujúce pre jej schopnosť regulovať vnútornú teplotu. Materiály použité v obálke a ich hmotnosť zohrávajú kľúčovú úlohu v tom, ako rýchlo sa vyrovnávajú teplotné rozdiely medzi interiérom a exteriérom. Napríklad tradičné budovy s hrubými stenami v Stredomorí vyžadujú oveľa menej klimatizácie ako moderné stavby. Prípadne použitie materiálov s vysokým tepelným odporom môže pomôcť minimalizovať teplo vstupujúce do budovy. Táto možnosť je obzvlášť zaujímavá pre dodatočné vybavenie existujúcej budovy izolačnými vrstvami, ktoré kompenzujú zlé tepelné vlastnosti pôvodných stavebných materiálov.

Použitie mechanického alebo prirodzeného vetrania alebo skladovanie chladu v materiáloch s vysokou tepelnou hmotnosťou, ako sú dlaždice alebo kamene, znižuje potrebu klimatizácie. Skladovanie za studena môže byť spojené s tepelným čerpadlom (prípadne na základe geotermálneho systému, ktorý využíva rozdiel medzi podzemnou a povrchovou teplotou) na zvýšenie flexibility pri nasadzovaní studeného vzduchu. Úprava vnútornej vlhkosti môže mať silný vplyv na vnímané teploty a v konečnom dôsledku na tepelnú pohodu obyvateľov budovy.

Strechy sú tiež dôležitými povrchmi na výmenu tepla a ich konštrukcia (napr. biele strechy, zelené strechy) môže pomôcť výrazne znížiť energetické potreby budovy. Napríklad prítomnosť stromov zvyšuje prietok vzduchu, znižuje vplyv slnečného žiarenia a tiež pomáha pôsobiť proti efektu mestského tepelného ostrova. Pri vykonávaní opatrení na zvládnutie extrémneho tepla je v skutočnosti dôležité zvážiť vplyv stavebných materiálov a stavebných štýlov na mikroklímu mestských oblastí. Výskum v oblasti zmierňovania tepla v mestách podporuje používanie reflexných povrchov na boj proti negatívnym účinkom extrémneho tepla. Odraznosť povrchu je kľúčovým parametrom na pochopenie, modelovanie a úpravu energetickej bilancie mestského povrchu s cieľom ochladiť mestá a zlepšiť vonkajšiu tepelnú pohodu (Fox a kol., 2018). Riešenia na zníženie efektu mestských tepelných ostrovov pri súčasnom zlepšení vnútorných podmienok prostredníctvom obalových konštrukcií budov možno riešiť dvoma spôsobmi: zvýšenie slnečného odrazu a zvýšenie odparovania a transpirácie. Solárna odrazivosť (albedo) exteriérov budov a mestských dlažieb môže pomôcť zmierniť efekt tepelného ostrova. To možno dosiahnuť použitím studených farebných náterov a reflexných náterov, ako sú retroreflexné materiály. Okrem toho môže zvýšenie odparovania a transpirácie uľahčiť zelený povrch a stromy, ako sú vertikálne zelene, zelené fasády a zelené strechy.

Ďalšie informácie o využívaní zelenej infraštruktúry na zlepšenie životaschopnosti miest v dôsledku zmeny klímy možno nájsť v možnosti adaptácie Climate-ADAPT na mestskú zelenú a modrú infraštruktúru.

Osobitná pozornosť by sa mala venovať historickým budovám, keďže mnohé z opísaných opatrení nemusia byť uplatniteľné z dôvodu existujúcich zákonov a iných právnych predpisov zameraných na zachovanie pôvodných materiálov a použitých stavebných techník. Je potrebné identifikovať, naplánovať a realizovať rôzne konkrétne zásahy, pričom treba starostlivo zohľadniť charakteristiky historických budov a ich kultúrny význam. Dôrazne sa odporúča konzultovať s odborníkmi na historické konzervovanie a stavebné inžinierstvo s cieľom vypracovať prispôsobený plán chladenia pre konkrétne budovy. Riešenia na zabezpečenie odolnosti proti zmene klímy, ktoré zachovávajú historický význam budov a zároveň zachovávajú ich architektonickú a kultúrnu hodnotu, sú však už k dispozícii. Niektoré príklady sú uvedené v projekte RIBuild.

Smernica o energetickej hospodárnosti budov umožňuje členským štátom prispôsobiť minimálne požiadavky na energetickú hospodárnosť obytných (článok 5 ods. 2) aj nebytových budov (článok 9 ods. 6a).

Vlastnosti budovy vrátane spôsobu, akým zabraňuje nadmernému vnútornému vykurovaniu, sú zvyčajne súkromnou zmluvnou záležitosťou medzi staviteľom a kupujúcimi budovy. Účasť zainteresovaných strán môže byť relevantná v prípade veľkých verejných budov, ak sú náklady na navrhovaný návrh výrazne vyššie ako náklady na štandardnú budovu, čo môže vyvolať obavy týkajúce sa vplyvu na verejné rozpočty a/alebo schopnosti navrhovateľa nájsť primerané financovanie projektu. Medzi uvedenými možnosťami je vytvorenie zelených plôch okolo budov na tieňovanie predmetom štandardného schvaľovacieho procesu. Vyžaduje si to aj konzultácie s miestnymi komunitami s cieľom posúdiť, či uprednostňujú toto riešenie pred alternatívnym využívaním priestoru. Na renováciu historických budov je potrebné zapojenie organizácií a orgánov správy kultúrneho dedičstva, najmä ak je potrebné dodržiavať osobitné povoľovacie postupy.

Hlavné prekážky pri navrhovaní budov odolných voči zmene klímy sú hospodárske a kultúrne. Niektoré z navrhovaných možností (materiál vyššej kvality pre obvodové konštrukcie budov, zelené strechy, automatizované tienenie okien) sú drahšie a náročnejšie na implementáciu a údržbu ako štandardné stavebné postupy. Z kultúrneho hľadiska môžu architekti vnímať svoju kreativitu zredukovanú zložitosťou niektorých z týchto riešení. Navrhovanie budovy s úplnou slobodou výberu tvarov a materiálov, pričom sa spoliehame na klimatizáciu, aby sme sa postarali o vnútornú tepelnú pohodu, je lákavou perspektívou, ktorá znižuje technické výzvy, stavebné náklady a zvyšuje estetický rozsah pre konštrukčné možnosti. Týka sa to najmä veľkých jednotiek budov, ako sú mrakodrapy, nákupné strediská, kampusy atď. Význam tejto prekážky sa v nadchádzajúcich rokoch pravdepodobne zníži, keďže riešenia na zabezpečenie odolnosti proti zmene klímy dosiahnu technologickú vyspelosť a technologické inovácie znížia ich náklady. Neexistuje však žiadna záruka, že flexibilita pri projektovaní budov, ktorú v súčasnosti ponúka klimatizácia, bude niekedy vyrovnaná týmito riešeniami.

Na druhej strane, najmä v prípade menších jednotiek, ako sú rodinné domy alebo malé stredne veľké obytné štvrte, môže byť zabezpečenie proti zmene klímy veľmi stimulujúcou výzvou pre dizajn. V EÚ existuje niekoľko iniciatív, ktorými sa zavádzajú ekologické riešenia pre obytné budovy a mestské plánovanie vrátane ekologizácie mestskej krajiny, kampaní na zvyšovanie informovanosti a finančných stimulov. Príklady finančných stimulov možno nájsť okrem iného v Rotterdame (dotácia na adaptáciu na zmenu klímy), Hamburgu (stratégia zelených striech Hamburgu) a Taliansku (zelený bonus).  

Okrem toho zabezpečenie odolnosti proti zmene klímy v existujúcich budovách, najmä v budovách kultúrneho dedičstva, predstavuje osobitné výzvy z dôvodu právnych predpisov a ochranných paradigiem. Výzvou je nájsť rovnováhu medzi prispôsobením sa zmene klímy a zabezpečením autentickosti a integrity týchto historických lokalít.

Náklady sa líšia v závislosti od použitého riešenia a miesta, kde sa realizujú, v dôsledku rôznej vyspelosti odvetvia a miestnych charakteristík budov. Podľa prípadovej štúdie hamburskej stratégie pre zelené strechy sú zelené strechy investíciou s jasnou budúcou návratnosťou. Náklady na najrozsiahlejšie zelené strechy sa pohybujú v rozmedzí od 40 do 45 EUR/m2, zatiaľ čo intenzívne zelené strechy môžu stáť približne 58 EUR/m2.

Biele strechy sú výrazne lacnejšie. Ceny za izoláciu stien a striech sa značne líšia v závislosti od izolačného materiálu, ale zvyčajne sa pohybujú od 40 do 100 EUR za meter štvorcový. Ceny slnečných kontrolných okuliarov sú porovnateľné alebo mierne vyššie ako ceny štandardných izolačných okuliarov bežne inštalovaných v oknách európskych domácností. Balenie kompletnej ponuky najmodernejších riešení na zabezpečenie proti zmene klímy do budovy môže byť nákladné a je jednoduchšie to urobiť od nuly navrhnutím novej budovy na tento účel. Mimoriadne energeticky úsporné a tepelne pohodlné 39 673 m ² kancelárskych priestorov (plus 11 558 m ² vnútorných parkovacích miest) budovy The Edge si vyžiadalo investíciu vo výške 74 miliónov EUR (celkové náklady na budovu).

Tieto náklady sa musia porovnať s priaznivým vplyvom na domácnosti, podniky a rozpočty verejnej správy, pokiaľ ide o úspory energie, ktoré môžu byť v prípade najmodernejších riešení veľmi významné a môžu dokonca viesť k takmer nulovej čistej spotrebe energie. Rozšírenie zelených plôch v mestskom kontexte prináša aj niekoľko súvisiacich prínosov z hľadiska zlepšenia zdravia, mestskej biodiverzity, sociálnych interakcií a estetických zlepšení.

Na regulačnej úrovni možno uvedené technické riešenia začleniť do stavebných predpisov. Ak sa to ešte nepresadzuje, odporúča sa regulačný krok týmto smerom pre krajiny EÚ s teplou klímou.

Revidovanou smernicou o energetickej hospodárnosti budov (EÚ/2024/1275) sa sprísňujú požiadavky na energetickú hospodárnosť nových budov. Vyžaduje sa v ňom, aby všetky nové bytové a nebytové budovy boli budovami s nulovými emisiami od 1. januára 2028 v prípade budov vo vlastníctve verejných subjektov a od 1. januára 2030 v prípade všetkých ostatných nových budov s možnosťou osobitných výnimiek. Podľa revidovanej smernice nemá budova s nulovými emisiami na mieste žiadne emisie uhlíka z fosílnych palív a veľmi vysokú energetickú hospodárnosť .  Hoci tieto požiadavky nie sú priamo zamerané na prispôsobenie sa vysokým teplotám, budú si vyžadovať rozsiahle uplatňovanie tu opísaných opatrení.

Čas realizácie sa líši v závislosti od typu zásahu, od niekoľkých hodín na inštaláciu záclon a odtieňov až po niekoľko mesiacov alebo dokonca rokov na návrh a výstavbu budovy odolnej proti zmene klímy od nuly.

Životnosť sa líši v závislosti od typu zásahu, od niekoľkých rokov až po zostatkovú životnosť budovy.