Stavebně energetická a environmentální optimalizace bytového domu s využitím BIM

Abstract

Cílem bakalářské práce je na teoretické úrovni vyhodnotit vliv konstrukčního a materiálového řešení na energetické chování budovy a na dopad stavby na životní prostředí. Dále je záměrem konstrukční řešení v těchto dvou zaměřeních optimalizovat. Pro modelový příklad bytového domu jsou navrženy varianty konstrukčních systémů. Referenční variantou je železobetonový monolitický stěnový konstrukční systém, jako zástupce v současnosti často používaného konstrukčního systému bytových domů v ČR. S touto variantou jsou porovnávány tři základní konstrukční systémy dřevostaveb: lehký sloupkový systém, masivní skeletový systém a stěnový systém z CLT panelů. K jednotlivým variantám je vytvořen BIM model za účelem návrhu konstrukčních systémů v prostorových souvislostech. Z 3D modelu jsou odvozeny detaily pro stavebně energetickou optimalizaci a dále výkazy výměr použité při environmentálním vyhodnocení a optimalizaci. U klíčových detailů každé varianty je stanoven lineární činitel prostupu tepla a vyhodnocen vliv detailů na průměrný součinitel prostupu tepla obálkou budovy a měrnou potřebu tepla na vytápění. Následně je provedena stavebně energetická optimalizace se zaměřením na detail atiky a soklu. Varianty konstrukčních systémů jsou vyhodnoceny pomocí některých environmentálních parametrů použitých stavebních materiálů. K hodnocení jsou dále použita vybraná kritéria nástroje SBToolCZ. Jako nejpříznivější varianta je vyhodnocen dřevěný masivní skeletový systém. Ten je dále optimalizován s cílem zjistit možnou míru snížení dopadu na životní prostředí.

The objective of the bachelor thesis is a theoretical assessment of the influence of a structural and material design on energetic functioning of a building and its environmental impact. Another aim is to optimize these two aspects of the structural and material design. Several structural variants are designed for an example of an apartment building. The cast-in-place reinforced concrete wall structural system, representing the solution commonly used on apartment building structures in the Czech Republic, is the reference variant. This variant is compared to three basic timber structural systems: timber frame system, heavy timber skeleton frame and CLT panel wall system. A Building Information Model is created for each variant for the purpose of drafting of structural design in spatial context. Construction details, further used for energy optimization, are derived from 3D model. Further a bill of quantities used for environmental assessment and optimization is also derived from BIM. The linear thermal transmittance is calculated for substantial construction details. Also the influence on mean thermal transmittance of the building and on specific energy need for heating is assessed. Subsequently the energy optimization with focus on the details of the parapet wall and plinth is applied. The variants of structural systems are assessed using some environmental characteristics of construction materials. The assessment further continues with selected criteria from SBToolCZ assessment tool. The best variant, heavy timber skeleton frame, is further optimized with the aim to determine the potential extent of reducing the environmental impact of a building.