Na počátku 20. století vedl architekty obdiv k efektivitě a rychlosti průmyslové výroby k redefinici toho, čím dům je a čím by mohl být. Aby stavby obstály ve srovnání s podivuhodnými stroji utvářejícími podobu moderního světa, byly zbaveny všeho nadbytečného: bílé fasády, ocel a sklo zhmotnily představu domu jako dokonale racionalizovaného mechanismu. „Dům je stroj na bydlení,“ prohlásil před více než sto lety Le Corbusier¹ a jeho teze dnes nabývá nové relevance. S ohledem na současné technologie by se přitom dala zjednodušit na pouhé „dům je stroj“.

Budovy se v současnosti stroji skutečně stávají, a to nikoli metaforicky, ale funkčně. Sítě senzorů sbírají data, počítače je vyhodnocují a další technická zařízení pak aktivně regulují klima, světlo či vlhkost vzduchu v budovách. Internet věcí (Internet of Things, IoT), prediktivní modelování, digitální dvojčata a softwary BIM (Building Information Modeling) se dnes uplatňují od fáze navrhování až po provoz staveb. Přesné výrobní metody, jako je CNC frézování nebo 3D tisk šetrnějších a inovativních materiálů, jsou pak využívány ke zvýšení energetické, časové i materiálové efektivity výstavby. Všechny tyto technologie pak propojují návrh, výrobu a řízení budov do jednoho integrovaného systému.

„High-tech klimatickou architekturu“ lze zjednodušeně chápat jako inteligentní a adaptivní systém, který propojuje budovu a technologie skrze data, aby optimalizoval všechny životní fáze budovy od návrhu po dekonstrukci. „Domy-stroje“ drží krok s „průmyslem 4.0“,² kde digitalizace představuje paradigmatický obrat v systému výroby a zvýšenou efektivitu propojuje s environmentálními přínosy.

Nové technologie ve stavebnictví nicméně přinášejí i otázky: Jaké jsou limity efektivity a udržitelnosti těchto systémů? Kdo vlastní sbíraná data a jak je zajištěna ochrana uživatelů chytrých budov? Jak digitalizace a umělá inteligence proměňují práci architektů a architektek? A v neposlední řadě: je možné se na hořící planetě s klidem opřít o technooptimismus?

Kolik váží vaše budova, pane Fostere? Aneb kořeny high-tech klimatické architektury

Historie high-tech klimatické architektury je spletitá a plná paradoxů. Tuto komplexitu vystihuje otázka, kterou Buckminster Fuller položil Normanu Fosterovi, když mu britský architekt ukazoval plány na vznikající Sainsbury Centre: „Kolik vaše budova váží, pane Fostere?“³ Fuller tím upozornil na neviditelnou energii a zdroje, které se v každé budově ukládají a kterých si jako architekti*ky musíme být vědomi*y. Zástupci high-tech architektury jako Foster či Richard Rogers přitom na Fullera navazovali: jejich technicistní styl vzešel z ekologicko-kybernetického optimismu 60. let, jehož byl sám Fuller představitelem.⁴ Jeho geodetické kopule či lehké konstrukce Freie Otta se pro generaci high-tech architektů staly vzorem, jako by však zapomněli na Fullerovu pobídku „do more with less“.⁵ Důraz na ekologii se v pozdějších interpretacích jeho následovníků vytratil: high-tech architektura zůstala primárně formálním stylem, který technologie nahlížel především prizmatem výkonu a možnosti stavět výš a složitěji. „High-tech klimatickou architekturu“ tak nelze zaměňovat s „high-tech architekturou“ – vycházejí sice ze stejného historického rámce, jejich záměry a výstupy jsou však odlišné.

Další směr uvažování, na který high-tech klimatická architektura navazuje, je „klimatismus“, jak ho popisuje architektka Lydia Kallipoliti v knize Histories of Ecological Design.⁶ Tendence kvalifikovat a sbírat data skrze architekturu přišla po 2. světové válce, kdy začaly být kvantifikovatelné klimatické vlastnosti vnitřního prostředí považovány za významné ukazatele komfortu bydlení, přičemž energetická efektivita se stala ústředním tématem kvality vystavěného prostředí obecně.

Kallipoliti nicméně ukazuje, že maximalizace pohodlí byla motivována především neoliberální snahou o zvýšení pracovní efektivity a šla ruku v ruce s optimalizací či kontrolou lidských těl.⁷ Architekt Reyner Banham navíc tvrdil, že využívání technologií snižuje schopnost či vůli pracovat v návrzích budov s low-tech principy, jako je přirozené větrání či tepelná akumulace.⁸ Aby však high-tech architektura opravdu přispívala k ochraně klimatu či životního prostředí, měla by technologické inovace propojovat právě s tradičními řešeními vycházejícími z lokálních podmínek.

Legislativní pobídky k digitalizaci ve stavebnictví

Dnes již standardní zapojování digitálních technologií do výstavby i provozu staveb všech měřítek odpovídá mimo jiné stávající a připravované legislativě, která směřuje ke snižování energetické náročnosti budov. Česká legislativa v tomto ohledu následuje legislativu evropskou: Směrnice Energy Performance of Building Directive (EPBD, 2024),⁹ která má za cíl celoevropskou dekarbonizaci stavebního průmyslu do roku 2050, operuje s termínem Smart Readiness Indicator (SRI).¹⁰ Indikátor měří, v jakém rozsahu využívají budovy technologie, které mají dekarbonizaci usnadnit.

„Inteligence“ budovy se přitom vztahuje k její schopnosti přijímat a interpretovat podněty, komunikovat a reagovat na proměňující se podmínky v rámci provozu technických systémů budovy, vnějšího prostředí a požadavků uživatelů budovy. Mezi aktuálně využívané a podporované technologie se řadí tepelná čerpadla, řízené vytápění a ventilace či automatická kontrola intenzity osvětlení v závislosti na denním světle. Součástí chytrých budov jsou pak také informační a komunikační systémy usnadňující jejich management a údržbu (např. systémy správy budov přístupné přes internet).¹¹ Současné stavebnictví se tak posouvá směrem k pojetí stavby jako souboru dat, která jsou nepřetržitě sbírána a vyhodnocována za účelem snížení environmentálního dopadu budovy.

Aktuálně platná vyhláška o energetické náročnosti budov (vycházející ze starší evropské směrnice EPBD)¹² určuje, že veškeré novostavby musí být „budovami s téměř nulovou spotřebou energie“ (nZEB), a musí tedy disponovat výpočtem celkové spotřeby primární energie a emisí CO₂ spjatých s provozem budovy.¹³Klimaticky neutrální architektura Požadavky vyhlášky pomáhají plnit např. zmíněná tepelná čerpadla či fotovoltaické elektrárny (FVE), které mají nižší faktor neobnovitelné primární energie. Dotace, jako je Nová zelená úsporám, pak motivují k zapojení tepelných čerpadel či rekuperace ekonomickým zvýhodněním jejich pořízení a instalace.¹⁴

Technologie jako FVE a tepelná čerpadla mohou tedy nahrazovat starší fosilní technologie, na které jsme zvyklí a jejichž složitost už ani nevnímáme. V porovnání s technologicky jednoduššími systémy FVE je přivedení tepla do bytu skrze rozsáhlou infrastrukturu protínající město a krajinu neefektivní. Nové technologie mohou působit rozpaky, mnohdy kvůli tomu, že je na rozdíl od tradičních systémů máme přímo na očích. Přiblížení zdrojů energie ke koncovému uživateli nicméně nejen zkracuje dodavatelský řetězec, ale může také motivovat k úspoře energie.

Další významnou legislativní novinkou na poli technologií ve výstavbě je zákon o správě informací o stavbě a vystavěném prostředí neboli „zákon o BIM“, účinný od roku 2027.¹⁵ Jeho cílem je zavedení BIM u nadlimitních veřejných zakázek – těch, které přesahují hodnotu 135 milionů korun¹⁶ – a zefektivnění celého životního cyklu staveb. I BIM má tedy přispět k dekarbonizaci a snížení environmentálních dopadů stavebnictví.

Optimalizace od návrhu až po demolici

BIM slouží k tvorbě a správě dat o stavbě formou informačního modelu, respektive digitální reprezentace. Usnadňuje komunikaci a koordinaci aktérů s mnohdy odlišnými potřebami či požadavky a umožňuje předcházet kolizím a chybám již ve fázi návrhu. Využíván je také jako podklad pro simulace chování budovy a případné úpravy či optimalizaci jednotlivých parametrů.¹⁷ Ve fázi návrhu tak může BIM pomoci předpovědět energetickou náročnost budovy či denní osvětlení a posoudit životní cyklus budovy (Life-Cycle Assessment, LCA). V současnosti vznikají i tzv. surogátní modely (surrogate models), které využívají umělou inteligenci (AI) ke zjednodušeným simulacím s nižší výpočetní náročností.¹⁸ Práce s těmito modely v průběhu navrhování umožňuje dosáhnout ideálního tvaru a orientace budovy či poměru oken a stěn za účelem energetické optimalizace výsledné stavby. Funkční modely však vyžadují přesná podkladová data – jinak může při simulacích docházet k zásadním chybám.¹⁹

BIM lze ke snížení energetické náročnosti budovy využívat také v rámci provozu, je však důležité, aby se budoucí facility management naplánoval již v počátcích projektu a byly pro něj zajištěny potřebné personální kapacity (jako tomu bylo například v projektu ředitelství ČSOB v Praze).²⁰SHQ ČSOB BIM se tedy vyplatí především u stavebně a provozně komplexnějších projektů. K funkčnímu propojení fyzické budovy s informačním systémem pak slouží „digitální dvojče“ (digital twin), které umožňuje obousměrný přenos informací: od budovy ke správci (prostřednictvím prvků IoT) a od správce zpět k dílčím technickým zařízením budovy.²¹Sídlo NKÚ

Ve fázi demolice či dekonstrukce může BIM sloužit k evidenci materiálů pro cirkulární využití a zjednodušit tím tvorbu předdemoličních auditů, jejichž legislativní zakotvení lze v budoucnosti očekávat.²² Na základě informací shromažďovaných v BIM by souběžně s návrhem mohl vznikat také digitální pas budovy, který by usnadnil případnou dekonstrukci a opětovné využití či recyklaci materiálů.²³Re-architekturaMerkuria

Chytrá řešení ve výzkumu a v praxi

V zahraničí se vývoji na poli technologií využitelných ve výstavě věnují instituce jako MIT v USA nebo ETH v Curychu. MIT Senseable City Lab pod vedením Carla Rattiho se věnuje interdisciplinárnímu výzkumu na poli architektury a urbanismu včetně využívání dat a technologických inovací. Pracoviště se zabývá například mapováním a poznáváním měst prostřednictvím mobilních telefonů a senzorických dat.²⁴Architektura platforem Centrum Digital Building Technologies na ETH se věnuje především inovacím v oblasti materiálů – například možnostem využití kamenného prachu, tedy odpadu generovaného při lomu kamene, který tvoří až 40 % z celkové produkce materiálu. Tým z ETH tento prach využil jako plnivo pro tisk velkoplošných dlaždic.²⁵ V Česku se tématem technologií, nových materiálů a jejich využitím ve stavebnictví zabývá především UCEEB ČVUT.²⁶

Zajímavým zahraničním příkladem high-tech klimatické stavby je kancelářská budova Powerhouse Brattørkaia v norském Trondheimu, kterou navrhlo architektonické studio Snøhetta a postavila společnost Skanska. Budova získala certifikát BREEAM s nejlepším možným hodnocením.²⁷ Je energeticky pozitivní, což znamená, že vyrobí více energie z obnovitelných zdrojů, než spotřebuje, a to průměrně dvakrát tolik každý den.²⁸ Kromě sebe sama tak Powerhouse Brattørkaia napájí i okolní budovy či elektrické autobusy.²⁹ Stavba je energeticky vysoce účinná, a to díky úsporným technologiím, jako je inteligentní systém proudění vzduchu snižující potřebu vytápění, rekuperace tepla či mechanismus, který pro vytápění a chlazení používá mořskou vodu. Denní osvětlení je optimalizováno v celém návrhu budovy tak, aby použití umělého světla mohlo být redukováno na minimum.³⁰ Ke snížení spotřeby energie však v projektu slouží také low-tech řešení, jako je sklon a orientace střechy umožňující maximální využití slunečního záření. Solární články na fasádě pak definují vizuální podobu stavby.Soběstačná architektura

Stavba tedy dláždí cestu širšímu uplatnění decentralizovaných, obnovitelných zdrojů energie. Je však třeba podotknout, že pro efektivní mitigaci změny klimatu potřebujeme nejen energetickou transformaci, ale také snížení spotřeby energie jako takové. „Zelené“ high-tech architektonické či developerské projekty tedy ve skutečnosti spoluvytváří reduktivní představu o udržitelnosti, která tuto nezbytnou společenskou změnu může spíše oddálit.³¹

V Česku zatím není dobrých příkladů chytrých klimatických řešení v architektuře mnoho. Jedním z těch zdařilých je nedávná revitalizace střední školy Českobrodská v Praze.Škola v Českobrodské Budova je živou laboratoří, která monitoruje vlastní provoz a sbírá data využitelná k analýze a zdokonalení dílčích řešení.³² Dalším projektem high-tech klimatické architektury v místním prostředí je ředitelství ČSOB v Praze.SHQ ČSOB Při jeho navrhování byl využit software BIM, který je v provozu uplatňován jako nástroj facility managementu. Specialista na technologie v budovách Jan Žemlička nicméně do návrhu zahrnul také tradiční řešení, jako je například přirozené větrání. Při přijatelných venkovních teplotách zaměstnanci větrají okny, zatímco v letních měsících se v noci okna otevírají automaticky za účelem chlazení.³³

Limity technocentrického myšlení

Digitální technologie s sebou nesou řadu rizik – a nejde jen o potenciální zneužití dat z telefonů a počítačů, ale také údajů o našem pohybu a chování ve fyzickém prostoru. Inteligentní budovy integrují subsystémy, jako je osvětlení, HVAC a bezpečnostní či protipožární systémy, čímž vzniká více bodů zranitelnosti a příležitostí k netransparentnímu nebo přímo ohrožujícímu využití dat.³⁴

Spisovatel a urbanista Adam Greenfield říká, že rozšíření technologií je motivováno především pohodlím, které přinášejí.³⁵ Ať jsou však technologie využívány z komerčních důvodů, jako je cílená reklama, nebo z pragmatických důvodů, jako je úspora energie, mohou být zároveň prostředkem dohledu. Škola Českobrodská například sleduje, kolik lidí se v budově nachází, a pokud studující do školy nedorazí, rodiče dostanou upozornění.³⁶ Pomineme-li diskusi o etice kontroly středoškoláků*aček, technologická nasycenost v této míře může představovat bezpečnostní riziko. Implementace technologií fungujících na bázi předplatného v „chytrých domácnostech“ je pak podle Greenfielda trendem prosazovaným velkými korporacemi, které shromažďují množství dat o našich každodenních životech, a kolonizují tak náš intimní prostor. Co je maskováno jako pohodlí a praktičnost, je především příležitostí pro maximalizaci zisků.³⁷

Vedle možného narušení soukromí je limitem high-tech přístupu také skrytá environmentální stopa samotných digitálních technologií. Cloudové služby závislé na masivní infrastruktuře datových center či podmořských kabelů spotřebovávají obrovské množství energie a vody³⁸ a jejich provoz je v rukou soukromých technologických firem. Závislost vystavěného prostředí na digitálních technologiích tím získává nový rozměr: inteligentní budovy nejsou jen sítěmi senzorů a dat, ale také jednotkami globálních výpočetních systémů a materiálových toků – což je třeba brát v potaz, uvažujeme-li o autonomii staveb či uživatelů.Soběstačná architekturaČeský soběstačný dům

Vysoká míra vtělené energie technologií může zároveň relativizovat úsporu energií, které lze jejich prostřednictvím dosáhnout.³⁹ Jak upozorňuje Jan Žemlička, udržitelný přístup spočívá v syntéze high-tech a low-tech, kde přirozené větrání, akumulace tepla či orientace domu rovněž představují chytrá řešení, nikoli jejich negaci.⁴⁰

Rozvoj AI a BIM také zásadně proměňuje roli architektů*ek, kteří*ré přestávají být hlavními aktéry*kami procesu navrhování a stávají se součástí multidisciplinárního týmu, v němž jsou jim partnery i samotné technologie. Návrhové procesy se automatizují, což komplikuje otázku autorství a akceleruje globalizaci architektury z hlediska formy i funkce. Tato proměna přináší kromě zrychlení a optimalizace navrhování i riziko ztráty citlivosti k místu a měřítku. Budoucnost high-tech klimatické architektury tak neleží v bezbřehém technooptimismu, ale v kritickém přístupu k technologiím a jejich chytrém využívání.

foto č. 2 a 3: sídlo NKÚ v Praze, architektura: Masák & Partner, foto: Barbora Marka Žentelová
foto č. 5: LIKO-Vo ve Slavkově u Brna, architektura: Fránek Architects, foto: Apolena Typltová