Teplo a chlad z vrtů pro Winternitzovy automatické mlýny v Pardubicích

Automatické mlýny (Winternitzovy mlýny) v centru Pardubic na nábřeží řeky Chrudimky jsou historickým objektem, který původně sloužil jako obilné silo a mlýn. Tento komplex vzájemně propojených budov navrhnul český architekt Josef Gočár a podle jeho projektu byl v roce 1910–1911 postaven. Několikrát stavebně upravovaný mlýn je významnou ukázkou uplatnění moderní architektury u výrobního objektu a v dnešní době je uznanou kulturní památku. Objekt charakterizuje i věž, která sloužila k uskladnění obilí. V současnosti jde o symbiózu Gočárova monumentu, pěti institucí a práce 4 současných architektů Lukáše Smetany, Zdenka Balíka, Petra Všetečky a Josefa Pleskota.

V roce 2017 bylo Radou Pardubického kraje rozhodnuto o využití hospodářských budov Automatických mlýnů pro potřeby Východočeského muzea a o přemístění sídla Východočeské galerie v Pardubicích do budovy bývalých Automatických mlýnů. Následně, v letech 2020 až 2022, prošla budova Automatických mlýnů rozsáhlou rekonstrukcí s cílem změny využití na nové sídlo a výstavní prostory Gočárovy galerie. Celá rekonstrukce probíhala velmi citlivě se silným tlakem památkářů na původní vzhled objektu a realizaci úsporných energetických systémů. (Obr. 1)

Obr. 1 Pohled na rekonstruovaný areál Automatických mlýnů v Pardubicích. V něm sídlí i Gočárova galerie. (Zdroj: automatickemlyny.eu)

Obr. 2 Pohled na model celého komplexu budov Automatických mlýnů.

Nejen architektura ale také energie…

Kromě nutné výměny oken, vnitřního zateplení stěn a zateplení střechy byla nasazena i v exteriéru „neviditelná“ technologie geotermálních vrtů s tepelným čerpadlem země-voda v technické místnosti jako zdroje tepla a chladu řešené části komplexů budov. Tato technologie zde má své velké opodstatnění. Nejen kvůli účinnosti a využití obnovitelných zdrojů energie, ale také vzhledem k nulovému ovlivnění exteriéru budovy. Tyto faktory doplňuje absence emisí hluku do okolí, což bylo rovněž významným požadavkem vzhledem k těsnému sousedství s centrem města.

Obr. 3 6 vrtů o hloubce 120 metrů bylo zhotoveno v  jižní části zpevněné plochy, tzv. „kolonády“. Před vstupem do objektu jsou hvězdicově řešené okruhy k vrtům zaústěny do šachty, ze které k tepelnému čerpadlu již vedou jen potrubí dvě. Ve schématu je zachycena i příprava pro odbočku do sousedního objektu.

Tepelné čerpadlo země-voda o výkonu cca 41 kW je umístěno v technické místnosti ve sklepních prostorách budovy. Jako primární zdroj přírodního tepla je zde 6 vrtů, každý s hloubkou 120 m. Vrty jsou umístěny pod zpevněnou plochou na jižní straně pozemku. (Obr. 3).

Primárním úkolem tepelného čerpadla je vytápění objektu pomocí otopných těles navržených na teplotní spád 55/45 °C a příprava teplé vody v zásobníkovém ohřívači s objemem 300 l. Tepelné čerpadlo zajišťuje i otopnou vodu pro případný dohřev chladného čerstvého vzduchu při větrání. Výchozí orientační základnou pro návrh hloubky vrtů je předpokládaný minimální topný faktor otopné soustavy s tepelných čerpadlem ve výši 3,5. Tzn., že vrty musí při výpočtových podmínkách poskytovat až cca 30 kW tepelného výkonu a tedy cca 42 W/m vrtu. To je v daných geologických podmínkách splnitelné.

V rámci simulace vrtů bylo uvažováno i s budoucí možností chlazení pomocí vrtů. V obdobích, kdy je třeba chladit interiér objektu, je odváděné teplo prostřednictvím tepelného čerpadla vraceno zpět do vrtů. Tímto způsobem je možné jak efektivně vyrábět chlad, tak také účinně tepelně regenerovat vrty a zvyšovat tím jejich výkonnost (pracovní teplotu teplonosného média) v zimním období při vytápění. Jeden systém, jedno zařízení tak kombinuje výrobu tepla i chladu, což je pro provoz i údržbu systému efektivní a přínosné.

Posouzena byla i alternativa dvoupatrového plošného kolektoru

V roce 2019, kdy se zpracovávala projektová dokumentace pro stavební povolení, byla zvažována i alternativa primárního okruhu v podobě zemního plošného kolektoru. Umístěn by byl v místě současných stávajících vrtů. Využíval by energii zejména ze zvodnělých nivních náplav a sedimentů blízké řeky Chrudimky. Hladina podzemní vody je trvale v cca 2,5–3 m pod terénem. Zemní plošný kolektor byl uvažován nejprve v podobě „klasického“ jednoúrovňového systému, posléze pro nedostatečný výkon i v podobě „dvoupatrového“ kolektoru. Ani ten však výkonově nevyhovoval požadavkům systému a zejména kvůli značné obtížnosti výkopů pro dvoupatrový kolektor (pažené výkopy 2–3,5 m hluboké) byla tato myšlenka opuštěna ve prospěch méně komplikované varianty 6 vrtů.

Důraz na detail

Celá rekonstrukce byla i vzhledem ke svému titulu národní kulturní památky (od r. 2014) zaměřena doslova na každý detail. Jediným venku viditelným prvkem vrtného pole je sběrná šachta s technologií rozdělovače a sběrače. Právě systémový poklop šachty byl trnem v oku architektů. Proto dodavatel technologie musel nejprve naprojektovat a následně vyrobit atypické řešení, které je plně kompatibilní s památkáři odsouhlaeným požadovaným typem poklopu, jednotným obecně pro všechny šachty v daných plochách.

Obr. 4 Projektovaný a realizovaný způsob vyzdění sběrné šachty s „na míru“ řešeným rozdělovačem/sběračem

Fakta

Poděkování

Děkuji Ing. Pavlu Dědinovi za laskavé poskytnutí technických podkladů.

Zdroje:

1. GOČÁROVA GALERIE, gocarovagalerie.cz
2. Automatické mlýny, automatickemlyny.eu
3. Podklady fy GEROTOP spol. s r.o.