Aktualne wydanie

2019 12 okladka

       Świat Szkła 12/2019

 

User Menu

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

heroal 2018 Banner C50VSZ 750x150 PL mit-Rahmen1 

baner szklo budowlane

 

20190820-BANNIERE-HALIO-750x100-1D-PL

 

wlasna-instrukcja ift--baner do newslet-2019

 LiSEC SS Konfig 480x120

 

budma 2020 - 480x120

 

Budynki wielkoskalarne jako struktury szklarniowe Część 2
Data dodania: 31.08.11

Budynki wielkoskalarne jako struktury szklarniowe Część 2


Szkło jako materiał budowlany wciąż pozostaje symbolem postępu i nowoczesności. Szczególny podziw, wśród tego typu struktur wzbudzają budynki wielkoskalarne. Jednocześnie jednak w budynkach takich pojawiają się problemy natury użytkowej, a w szczególności problem utrzymania właściwych warunków mikroklimatycznych spowodowany efektem szklarniowym. Problematyka ta została omówiona w 1 części artykułu, zamieszczonej w numerze 12/2006.

W kształtowaniu budynków wielkoskalarnych jako struktur szklarniowych znaczenie mają zagadnienia projektowe o szerokim charakterze, począwszy od makroskali architektonicznej (np. otoczenie, lokalizacja) na detalach skończywszy (np. elementy zacieniające).
  
 Budynek „UNESCO Laboratory and Workshop”
 koło Genui – wnętrze [Renzo Piano Building Workshop]

Budynek „Unesco Laboratory and Workshop” jest przykładem uwzględnienia i doboru warunków terenowych i zagospodarowania otoczenia jako istotnych czynników w aspekcie kreowania komfortowego mikroklimatu wnętrza.
Wydaje się, że jeszcze większe znaczenie ma geometria bryły budynku. Wyróżnić można dwa podejścia w jej rozwiązaniach. Pierwsze z nich, to tworzenie brył zwartych – energooszczędnych, o niskiej wartości A/C wyrażającej stosunek całkowitej powierzchni ścian zewnętrznych do kubatury obiektu. Rozwiązania takie stanowią też naturalną ochronę przed oddziaływaniem wiatru, zwłaszcza, gdy bryła zyskuje opływowy kształt, jak ma to miejsce w przypadku biurowca „Green Building”.

Drugie, przeciwstawne podejście wyrażone jest wydłużeniem bryły budynku na osi wschód-zachód i uzyskanie w ten sposób wydłużonej elewacji południowej, jako najefektywniejszej w aspekcie wykorzystanie energii słonecznej i światła dziennego. Budynek przystosowany jest do maksymalnego pozyskiwania energii z otoczenia, relatywnie jednak więcej jej też traci.

Zastosowanie szklenia na całym obwodzie budynku wymaga zastosowania elementów przeciwsłonecznych, na ogół systemów żaluzjowych, które dla optymalnej pracy powinny być regulowane i sterowane automatycznie, z możliwością regulacji indywidualnej.

„Akademia Mont-Cenis” ze swymi półprzeźroczystymi modułami PV stanowi odmienny przykład zastosowania elementów zacieniających. Ich skuteczność w tym aspekcie należy ocenić jako niższą (brak mobilności), lecz na uwagę zasługuję potrojenie funkcji tych elementów jako: osłony elewacyjnej lub dachowej, elementu zacieniającego oraz, co stanowi podstawową funkcję modułu PV, generatora elektryczności.

Dążenie do nadania elementom budowlanym wielorakiej funkcji jest obecnie jedną z cech współczesnej architektury proekologicznej.

Budynki szklarniowe wymagają dużego udziału „masy termicznej”, zdolnej do zmagazynowania nadwyżek cieplnych. Może przekładać się to na rozwiązania konstrukcyjne budynku, np. wprowadzenie grubych, odsłoniętych stropów żelbetowych.

„Masę termiczną” należy traktować jako element pasywnej strategii ogrzewania budynków w okresie grzewczym oraz pasywnego chłodzenia latem. Występuje ona we wszystkich omawianych budynkach poza – znajdującym się w najcieplejszej strefie klimatycznej - biurowcem w Katanii. Z tego powodu, obiekt ten cechuje najciekawsza koncepcja pasywnego chłodzenia, tj. chłodzenie zstępującym prądem powietrza za pomocą kominów słonecznych, które są wypełnione cieczą, jako czynnikiem chłodniczym. W pozostałych budynkach elementami pasywnego chłodzenia jest „masa termiczna”: w postaci masywnych przegród wewnętrznych, a w budynku „Akademii Mont-Cenis” również zbiorniki wodne oraz coraz powszechniej stosowany podziemny wymiennik ciepła.

We wszystkich budynkach przewiduje się naturalną wentylację wnętrza, czyli wymianę powietrza wewnętrznego z powietrzem z otoczenia. Istotną rolę odgrywa strategia wietrzenia nocnego.
  
 Idea kreowania naturalnego mikroklimatu wnętrza  w studialnym obiekcie „Green Building” [2]

Wentylacja polega na przepływie mas powietrza z dołu do góry, które wpływa i wypływa przez klapy wentylacyjne umieszczone w szklanych elewacjach lub elewacjach i dachu. W budynku „Green Building” rolę duktu wentylacyjnego pełni podwójna elewacja szklana (dukt zewnętrzny) w powiązaniu z atrium (centralny dukt wewnętrzny), a w biurowcu w Katanii - kominy słoneczne (modularne dukty wewnętrzne).

Naturalna wentylacja wpływa na kreowanie naturalnego mikroklimatu wnętrza, pożądanego przez użytkowników. Ważnymi modyfikatorami parametrów powietrza wewnętrznego jest zieleń, bogato zastosowana w budynkach „Unesco” i „Akademii Mont-Cenis”.

Budynki te dowodzą jednak potrzeby stosowania mechanicznych systemów HVAC w omawianych strukturach szklarniowych, jako niezbędnych systemów przy szczególnie niesprzyjających warunkach pogodowych.
Wszystkie przytoczone budynki z racji pełnego przeszklenia pozwalają na maksymalne wykorzystanie światła naturalnego w oświetleniu pomieszczeń. Elementy ochrony przeciwsłonecznej pełnią tu także rolę elementów optymalizacji środowiska świetlnego, a w szerszym kontekście – środowiska wizualnego.

W aspekcie przestrzenno-funkcjonalnym budynki wielkoskalarne jako struktury szklarniowe pozwalają na kreowanie nowatorskich, interesujących wnętrz o dużych walorach w zakresie estetyki i aranżacji. Wnętrze budynku w Vesimie w powiązaniu z walorami krajobrazowymi, które roztaczają się wokoło, zasługuje na szczególne wyróżnienie.
Wskazać należy wreszcie na tendencje proekologiczne w doborze naturalnych materiałów konstrukcyjnych, w kształtowaniu szklarni oraz stosowaniu technik energooszczędnych (np. rekuperacja ciepła) i oszczędzających zasoby naturalne (np. odzysk wody deszczowej).

Aspekt ekonomiczny
Szczególne wątpliwości, jeśli chodzi o zasadność kształtowania budynków wielkoprzestrzennych jako struktur szklarniowych, budzi aspekt ekonomiczny. Szklane systemy osłonowe w takich zastosowaniach mogą poważnie podrażać inwestycję. Na ogół trudno oszacować jednoznacznie wpływ takiego zastosowania, gdyż wymaga to porównania nie tylko kosztów inwestycyjnych związanych ze zwiększonym udziałem szklenia, ale także zysków lub strat powstałych w procesie użytkowania, które wynikają z zastosowania tego materiału.
  
 Koncepcja budynku biurowego w Catanii
 z wykorzystaniem kominów słonecznych [4]

Gruntowną analizę porównawczą na przykładzie budynku „Badenwerke” w Karlsruhe przytacza Klaus Daniels.1
Badanie to ukazuje bezpośredni wpływ rozwiązań szklarniowych na bilans kosztów, związanych z zastosowaniem szklenia na całym obwodzie budynku oraz jego użytkowaniem w zakresie zużycia energii operacyjnej, konserwacji i napraw.

W projekcie budynku (arch. Auer+Weber) dyskusja skupiła się nad opłacalnością przyjęcia strategii pasywnego wykorzystywania energii słonecznej przez zastosowanie szklanej obudowy budynku, tworzącej szklarnię wolnostojącą – rodzaj osłony bioklimatycznej.

Inna, pierwotna opcja zakładała bardziej konwencjonalne rozwiązanie budynku. W opcji tej przewidziano otwarty dziedziniec centralny, silnie izolowane zewnętrzne ściany, elementy zacieniające oraz szklenie w partii parteru.
Porównania dokonano w aspekcie kosztów energii operacyjnej związanej z: oświetleniem, chłodzeniem, ogrzewaniem, wentylacją i nawilżaniem powietrza w przestrzeni wewnętrznej. Porównano ponadto koszt konserwacji i napraw oraz jego sumy wraz z kosztem energii operacyjnej.
  
 „Akademia Mont-Cenis” w Herne – część frontowa

Uogólnione wyniki badań wskazują, że budynek, w którym przyjęto strategię pasywnego wykorzystania energii słonecznej jest tańszy w użytkowaniu o ok. 40 DM/m2 rocznie, niemniej nakłady inwestycyjne związane z jego budową wzrosłyby o 500-600 DM/m2. Oznacza to zwrot poniesionych kosztów po ok. 12-15 latach

***

Opisane budynki dowodzą, że budynki wielkoskalarne jako struktury szklarniowe można traktować jako racjonalne rozwiązania z punktu widzenia kształtowania komfortowego środowiska wewnętrznego, poszukiwania rozwiązań niskoenergetycznych i proekologicznych. Wymagają jednak, wsparcia ze strony nowoczesnych rozwiązań materiałowych technologicznych, a także mechanicznych systemów HVAC.

Te odważne przedsięwzięcia wymagają silniejszego niż w innych budynkach sprzężenia rozwiązań architektonicznych z technologiczno-budowlanymi i instalacyjnymi. Wymaga to ścisłej współpracy specjalistów z wielu branż już w fazie projektowej.

Zalety „szklanych domów” przejawiają się nie tylko w możliwości kreowania naturalnego charakteru środowiska wewnętrznego, ale także wysokiej jakości architektonicznej w sensie aranżacji i estetyki wnętrz, a także, w niektórych przypadkach, rozwiązań bryłowych i lokalizacyjnych.

W aspekcie ekonomicznym, omawiane budynki, przy założeniu wdrożenia racjonalnych rozwiązań niskoenergetycznych i proekologicznych, należy traktować jako inwestycje o długotrwałym zwrocie nakładów.


dr inż. arch. Janusz Marchwiński
Wyższa Szkoła Ekologii i Zarządzania
Warszawa


Bibliografia:
1. Akademie im Glashaus, Baumeister, October 1996
2. Compagno A., Intelligent Glass Facades, Basel-Boston-Berlin 1999
3. Daniels K., The Technology of Ecological Building, Basel-Boston-Berlin 1997
4. Francis E., Ford B., Recent Developments in Passive Downdrought Evaporative Cooling (w: European Directory of Sustainable and Energy Efficient Building 1999), London 1999;
5. Herzog T., Solar Energy in Architecture and Urban Planning, Munich-New York 1996;
6. Marchwiński J., Fabryka w dobie rewolucji informatycznej, „Archivolta” 2/2001
7. Marchwiński J., Rola pasywnych i aktywnych rozwiązań słonecznych w kształtowaniu architektury budynków biurowych i biurowo-przemysłowych, praca doktorska – Wydział Architektury Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005

 

patrz też:

 

- Szkło termotropowe i fotochromatyczne w budownictwie , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 12/2007 ,

 

- Szklenie gazochromatyczne w architekturze , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 6/2007 
 
- Arkada słoneczna budynku „Solar Fabrik” we Freiburgu , Janusz Marchwiński,  Świat Szkła 5/2007


- Interaktywne, adaptacyjne, multimedialne – elewacje przyszłości , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 4/2007

 

- Szklenie elektrochromatyczne w budownictwie , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 3/2007 

 

- i-modul Fassade – przełom w regulacji mikroklimatu budynku , Marcin Brzeziński, Świat Szkła 2/2007

 

- Możliwości technologiczne szkła a poszukiwanie rozwiązań proekologicznych , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 2/2007

 

- Wielowarstwowe elewacje przeszklone a koncepcja przegrody interaktywnej ,  Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 1/2007 

 

- Budynki wielkoskalarne jako struktury szklarniowe Część 2, Janusz Marchwiński, Świat Szkła 1/2007

 

- Fasady. Rozwój i nowoczesność , Tadeusz Tarczoń, Świat Szkła 1/2007

 

- Kierunki rozwoju w projektowaniu elewacji przeszklonych , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 12/2006 

 

- Budynki wielkoskalarne jako struktury szklarniowe cz. 1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 12/2006

 

- Problem kształtowania okien słonecznych cz. 2 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 11/2006

 

- Problem kształtowania okien słonecznych cz. 1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 10/2006

 

- Budynek Centrum Olimpijskiego w Warszawie , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 9/2006

 

- Technologia fotowoltaiczna na dachach budynków - spojrzenie architektoniczne , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 6/2006

 

- Kompleks biurowy RONDO-1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 5/2006

 

- Energetyczna rola szklenia w zewnętrznych przegrodach budowlanych, Janusz Marchwiński, Świat Szkła 12/2005

 

- Fasadowość architektury słonecznej - na przykładach budynków biurowych , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 11/2005 

 

- Wielofunkcyjne ściany aktywne słonecznie w architekturze. Część 2 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 10/2005

 

- Wielofunkcyjne ściany aktywne słonecznie w architekturze. Część 1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 9/2005

 

- Przestrzeń wewnętrzna atriów przeszklonych , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 8-8/2005

 

- Funkcja estetyczna struktur szklarniowych w architekturze. Część 2 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 6/2005 

 

- Funkcja estetyczna struktur szklarniowych w architekturze. Część 1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 4/2005

- Aspekt użytkowy przestrzeni szklarniowych w budynkach biurowych i przemysłowych Część 2, Janusz Marchwiński, Świat Szkła 3/2005

- Aspekt użytkowy przestrzeni szklarniowych w budynkach biurowych i przemysłowych Część 1, Janusz Marchwiński, Świat Szkła 2/2005 

 

 

 

 

01 chik
01 chik