Newsletter

Login Form



Aktualne wydanie

OkladkaSS-10-2017

20170725-edgetech-banner-160x600-polonaisEDG 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

 

 

baner konferencja 12 2017

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

 

  

FF18 750x150px PL NEUGIERIG

 

 baner mochnik colorimo 750X100

 

lisec SS FastLAne

 

baner-2-krzywe

 

 

 

Szklana ściana dwupowłokowa typu okno wywiewne
Data dodania: 06.03.09

Najbardziej popularnym typem szklanych ścian dwuwarstwowych są ściany, przez które zachodzi wymiana powietrza między wnętrzem a otoczeniem. Tymczasem istnieją także inne możliwości kierowania obiegiem powietrza przez pustkę elewacyjną. Jedną z nich wykorzystuje tzw. okno wywiewne.

 

 

Systematyka dwuwarstwowych elewacji szklanych

Wyjaśnienie czym jest okno wywiewne, wymaga odwołania się do ogólnej klasyfikacji dwuwarstwowych elewacji szklanych ze względu na sposób cyrkulacji powietrza w obrębie ich struktury (rys.1). Wyodrębnić można dwie podstawowe grupy różniące się stopniem „przepuszczalności" całego układu elewacyjnego dla powietrza zewnętrznego.

 

Pierwszą grupą są systemy otwarte, które umożliwiają wymianę powietrza między wnętrzem a otoczeniem poprzez okna, za pośrednictwem przestrzeni między dwiema powłokami ściany elewacyjnej. Podstawowa siła napędowa ruchu powietrza między dwiema warstwami fasady ma się opierać na wykorzystaniu siły wiatru oraz zjawiska efektu kominowego, polegającego na unoszeniu się nagrzanego powietrza. Konieczne jest jednak wsparcie przez systemy mechaniczne w okresach skrajnie ciepłych, zimnych lub wietrznych.

 

Elewacje podwójne w systemie otwartym są budowane przez umieszczenie dodatkowej, pojedynczej (w wyjątkowych sytuacjach podwójnej) warstwy szklenia po zewnętrznej stronie całego układu. Wewnętrzna ściana budowana jako zestaw izolacyjny ma otwierane segmenty okienne, a w ścianie zewnętrznej znajdują się otwory wentylacyjne (o regulowanym lub nieregulowanym stopniu otwarcia), umożliwiające wymianę powietrza z otoczeniem. W zależności od rodzaju cyrkulacji powietrza w pomieszczeniu i roli, jaką odgrywa dla niej przestrzeń międzywar-stwowa, rozróżniamy trzy systemy elewa-cyjne: nawiewny, wywiewny, nawiewno-wywiewny.



Druga grupa to systemy jednostronnie zamknięte. Nie pozwalają one na bezpośrednią wymianę powietrza między wnętrzem a otoczeniem poprzez okna w ścianie ele-wacyjnej. W przestrzeni między dwiema powłokami elewacji ma miejsce cyrkulacja powietrza, gdyż jej brak spowodowałby znaczne przegrzewanie i zastoje powietrza w jej obrębie. Jednak jej działanie nie prowadzi do wymiany powietrza analogicznej, jaka występuje w tradycyjnej ścianie w otwieranymi oknami. Wentylowanie przestrzeni wewnątrzelewacyjnej może odbywać się za pośrednictwem powietrza zewnętrznego (system nawiewno-wywiewny) - wtedy ściana wewnętrzna budowana jest jako zestaw izolacyjny z nieotwieranymi segmentami, a zewnętrzna jako osłona jednoszybowa z otworami wentylacyjnymi.

 

Okno wywiewne wykorzystuje drugą z możliwości, czyli wentylowanie pustki ele-wacyjnej powietrzem pobranym z wnętrza pomieszczeń. Tego rodzaju rozwiązanie jest swego rodzaju prototypem współczesnych rozwiązań elewacji dwuwarstwowych, tworzonych z myślą o poprawie warunków środowiska wnętrz budynku, z jednoczesnym dążeniem do zmniejszenia zapotrzebowania budynku na energię wytwarzaną. Obecne rozwiązania ukierunkowane zostały na model systemów otwartych, czyli przepuszczających powietrze zewnętrzne do

 

pomieszczeń. Większość dostępnych w prasie architektonicznej publikacji koncentruje się wyłącznie na tych właśnie systemach, jako korzystniejszych ze względu na możliwość zachowania kontaktu środowiska zewnętrznego z wnętrzem budynku i najczęściej obecnie stosowanych. Rozwiązania „szczelne", czyli odcinające fizyczne środowisko wnętrz od otoczenia są na ogół pomijane, pomimo iż, także obecnie, znajdują one zastosowanie i w niektórych przypadkach stanowią rozwiązania optymalne.

 

24-fot5 szklana sciana-rys01 

Rys. 1. Systematyka elewacji dwuwarstwowych ze względu na sposób cyrkulacji powietrza w przestrzeni wewnątrzelewacyjnej

 

 

Zasada działania okna wywiewnego

Działanie okna wywiewnego polega na wykorzystaniu przestrzeni między dwiema warstwami elewacji jako kanału wentylacyjnego, odprowadzającego zużyte powietrze z pomieszczeń. Odprowadzanie powietrza może się odbywać w kierunku w górę (rys. 2a) lub w dół (rys. 2b). Cyrkulacja wymuszana jest z za pomocą systemów mechanicznych. Dodatkowa warstwa, wykonana w modułach szklonych pojedynczo, w obu przypadkach umieszczana jest po wewnętrznej stronie fasady.

 

Na ogół jest ona otwierana, ale jedynie z powodu konieczności zapewnienia dostępu do wnętrza układu w celach konserwacji i napraw. Odległość między dwoma warstwami jest niewielka - od kilku, do kilkunastu centymetrów. Systemy zacieniające umieszczane są między dwiema warstwami, często przyjmują kierunek pionowy (żaluzje pionowe i rolety), zgodny w ruchem powietrza.

 

Podstawową zaletą użytkową okien wywiewnych, poza oczywistymi korzyściami wynikającymi z umieszczenia żaluzji lub rolet między dwiema powtokami, jest możliwość wykorzystania ciepta wytwarzanego przez użytkowników wnętrza, urządzenia i oświetlenie do ogrzewania powierzchni elewacji. W przypadku ścian przeszklonych temperatura ich wewnętrznej powierzchni jest znacznie niższa niż temperatura powietrza w pomieszczeniu.

 

Dyskomfort ten jest odczuwany szczególnie dotkliwie w przypadku pomieszczeń związanych z pracą biurową, gdzie miejsca pracy lokowane są zazwyczaj w dobrze oświetlonym pasie przyokiennym. Okno wywiewne jest po-mystem polegającym na równomiernej dystrybucji ciepta, w tym także tego wytworzonego w trakcie użytkowania pomieszczenia. Przestrzeń wewnętrzna elewacji tworzy rodzaj bufora termicznego, który reguluje temperaturę wnętrza budynku.

 

W okresie zimowym można liczyć na zmniejszenie zapotrzebowania budynku na energię grzewczą. Należy jednak pamiętać, że wiążą się z tym dodatkowe wydatki energetyczne na wymuszanie cyrkulacji powietrza. W przypadku częściej stosowanego obiegu powietrza z dotu do góry dziata tzw. efekt kominowy - nie jest on jednak wystarczająca sitą napędową i trzeba go wspomagać mechanicznie.

 

Z kolei w okresie letnim przestrzeń wewnętrzna elewacji musi być chtodzona, żeby wyrównać temperaturę powierzchni ściany z wymaganą temperaturą powietrza w pomieszczeniu i uchronić wnętrze przed znacznym przegrzaniem. I tu raczej trzeba się liczyć z dużym zapotrzebowaniem energetycznym, zwtaszcza przy dużej ekspozycji stonecznej fasady.

 

 24-fot6 szklana sciana-rys02

Rys. 2a. W przypadku ruchu w górę powietrze pobierane j est w dolnym poziomie pomieszczenia i ogrzane od powierzchni rolet lub żaluzji unosi się ku górze, skąd odprowadzane jest do podsufi-towych, poziomych kanałów wywiewnych  

Rys. 2b. W przypadku ruchu w dół, powietrze wprowadzane jest do przestrzeni międzywarstwowej przez kratki wywiewne w suficie podwieszonym, a stamtąd kierowane w dół do kanałów poziomych, umieszczonych pod podniesioną podłogą

 

24-fot7 szklana sciana-rys03 

Rys. 3. Schemat funkcjonowania okna wywiewnego w budynku Parlamentu Westminster (proj. M.Hopkins)

 



Pierwsze przykłady zastosowania

Eksperymenty z oknem wywiewnym prowadzili w latach osiemdziesiątych architekci reprezentujący styl high-tech zaczynający ewoluować w tym czasie w kierunku eco-tech. Kierunek ten gtosit idee podporządkowania zdobyczy wysoko zaawansowanych technologii celom ochrony środowiska i odnowienia kontaktu cztowieka z naturą. Znanym przyktadem zastosowania okna wywiewnego jest budynek biurowy Lloyd's w Londynie projektu Richarda Ro-gersa (1986 r.).

 

Jest to potężny budynek--maszyna do dziś budzący kontrowersje co do swojej stylistyki. Trudno dopatrzeć się w nim elewacji dwuwarstwowej gdyż pustka wewnątrzelewacyjna liczy jedynie 4 cm. Zużyte powietrze z pomieszczenia jest wprowadzane do niej w górnym poziomie kondygnacji, kierowane w dót i odprowadzane do systemu klimatyzacji.

 

Innym przyktadem jest budynek Parlamentu Westminster zaprojektowany przez Michaela Hopkinsa (1989 r.). Choć nawiązuje formą i stylistyką do zabudowy historycznej jest budynkiem na wskroś współczesnym. Projekt ten powstał w ramach programu badawczego „Solar House Program" prowadzonego przez Unię Europejską. Jego głównym cele koncentrowały na wydajności energetycznej budynku i możliwościach wykorzystania odnawialnych źródeł energii.

 

Budynek kryje w swojej strukturze system poziomych i pionowych przestrzeni wentylowanych mechanicznie, znajdujących się pod podłogą i nad sufitem oraz w kominach wentylacyjnych, rytmicznie rozstawionych wewnątrz i po obrysie budynku. W skład tego systemu wchodzi także pustka szerokości 7,5 cm, zaprojektowana między dwoma szklanymi warstwami tworzącymi w elewacji rodzaj wykuszy.

 

Powietrze „świeże", podawane przez podłogowe otwory wentylacyjne w głębi pomieszczenia, rozchodzi się w kierunku ściany zewnętrznej nagrzewając się od przebywających wewnątrz ludzi i urządzeń oraz oświetlenia (rys. 3). Następnie jest wprowadzane do przestrzeni międzywarstwowej szklanego wykusza poprzez szczeliny u dołu.

 

Stamtąd odprowadzane jest do pionowych traktów kominowych umieszczonych na elewacji pomiędzy szklanymi wykuszami, a przez nie, po odzyskaniu energii cieplnej, na zewnątrz. Ochronę przeciwsłoneczną tworzą ruchome żaluzje umieszczone między dwoma warstwami szklanej elewacji (warstwa wewętrzna składa się z otwieranych modułów szklonych pojedynczo) oraz półka zacieniająca, która ogranicza ilość światła w strefie przyokiennej, a poprzez odbicie promieni na sufit, a stamtąd do głębszych stref pomieszczenia, powoduje bardziej równomierny rozkład światła dziennego.

 

 

 24-fot1 szklana sciana-f01

Fot. 1. Wejście główne do biblioteki od strony zielonego dachu

 

 24-fot2 szklana sciana-f02

Fot. 2. Elewacja północna

 

 

 

Biblioteka w Delft

Jednym z ciekawszych przykładów zastosowania okna wywiewnego w architekturze końca lat dziewięćdziesiątych jest biblioteka uniwersytecka w Delft, w Holandii (fot. 1-4). Zaprojektowana została przez znany holenderski zespół projektantów Me-canoo. Niedługo po tej realizacji opuścił go, by pracować samodzielnie, Eric van Ege-raat, który później także kilkakrotnie zastosował niezwykle oryginalne rozwiązania elewacji dwuwarstwowych m. in. w szkole sztuk graficznych w Utrechcie oraz budynku Ichtus College w Rotterdamie. Delficka biblioteka mieści się w kompleksie uniwersyteckim, w sąsiedztwie znanego budynku Lecture Hall budowanego w latach sześćdziesiątych (proj. Van der Broek&Bakema),

 

którego przytłaczająca stylistyka wydaje się dzisiaj mało współczesna. Pomysł by uczynić z nowego budynku element wtopiony w krajobraz pozwolił uniknąć problemu architektonicznej kontynuacji wynikającej z tego kłopotliwego sąsiedztwa. Budynek przypomina zielone wzniesienie. Porośnięty trawą dach wyrasta z poziomu ziemi, od wschodniej strony i wznosi się na wysokość czterech kondygnacji. Głównym elementem kompozycyjnym budynku jest znacznej wielkości stożek. Przebija on zielony dach w centralnej części i mieści główne atrium z antresolami do samodzielnej pracy z wypożyczonymi książkami.

 

Elewacje: północna, zachodnia i południowa są całkowicie przeszklone i rozwiązane jako system dwuwarstwowych okien wywiewnych. Wszystkie są lekko odchylone od pionu (rys. 4). Warstwa zewnętrzna jest zbudowana jako zestaw izolacyjny złożony z tafli zwykłej 8 mm (na zewnątrz) i tafli niskoemisyjnej 6 mm (od wewnątrz) oddalonej o 15 mm. Współczynnik przenikania ciepła U tego zestawu to 1,5 W/m2K. Konstrukcja ściany zewnętrznej, choć oparta na znanej technologii strukturalnej jest dość nietypowa.

 

Poziome profile aluminiowe widoczne są na zewnątrz, rozmieszone nierównomiernie i dość gęsto (po kilka na kondygnację, przy czym im niżej tym gęściej). Elementy pionowe są niewidoczne od zewnątrz, co podkreśla horyzontalny układ budynku. Jest to przykład stworzenia urozmaiconej kompozycji podziałów elewacyj-nych za pomocą standardowych rozwiązań.

 

Nieracjonalny dla konstruktora rysunek profili nośnych ściany jest wynikiem fantazji architekta, dzięki której budynek nabiera cech indywidualnych. Podobny zabieg kompozycyjny, choć jeszcze bardziej śmia-ty, zastosowany zostat przez Erica van Ege-raata we wspomnianym wyżej budynku Ichtus College w Rotterdamie. Tam także elewacja zostata rozwiązana w systemie okna wywiewnego, a ściana zewnętrzna jest ttem dla podobnej gry kompozycyjnej nieregularnych poziomych linii.

 

Wewnętrzna ściana delfickiej biblioteki to szyba bezpieczna gr. 8 mm rozwiązana w systemie okiennym. Segmenty otwierają się na zasadzie rozsuwania, ale jedynie w celach mycia, konserwacji i napraw. Pustka między dwiema ścianami wynosi 14 cm. System przeciwstoneczny w postaci poziomych żaluzji aluminiowych mocowany jest do wewnętrznej ściany.

 

Obieg powietrza odbywa się co kondygnację. Zużyte, ciepte powietrze trafia przez potożone u dotu szczeliny wentylacyjne do przestrzeni we-wnątrzelewacyjnej i odprowadzane jest ku górze, do kanatów instalacji wentylacyjnej prowadzonej między sufitem podwieszonym a stropem. Powietrze to nagrzewa pustkę elewacyjną, która w okresie ekspozycji stonecznej przyjmuje dodatkowe zyski cieplne. Chtodny i wietrzny klimat holenderski charakteryzuje się matą ilością dni gorących, co zmniejsza skalę zagrożenia związanego z przegrzewaniem pomieszczeń latem.

 

Poza tym masa gruntu zajmująca wielką pochytość dachu stanowi skuteczną izolację przed nadmiarem letniego stońca. Koncepcja wykorzystania dziatania okna wywiewnego wydaje się być odpowiednia dla funkcji tego budynku. Przebywanie w bibliotece nie wiąże się ze statym przebywaniem tych samych osób, tak jak ma to miejsce w przypadku budynku biurowego. Brak możliwości otwierania okien nie jest więc mankamentem, a w przypadku rozwiązania czytelni jako wielkiej otwartej przestrzeni, tak jak ma to miejsce w Delft, i tak raczej nie bytoby wskazane.

 

24-fot3 szklana sciana-f03 

Fot. 3. Elewacja zachodnia z charakterystycznym zadaszeniem

 

 24-fot4 szklana sciana-f04

Fot. 4. Nieregularny rysunek podziałów elewacyjnych

 


24-fot8 szklana sciana-rys04

Rys. 4. Przekrój pionowy przez ścianę dwuwarstwową biblioteki w Delft.

 

 

Właściowści architektoniczne okna wywiewnego

Okno wywiewne jest rozwiązaniem rzadziej stosowanym niż inne rodzaje elewacji dwuwarstwowej. Gtównym powodem jest niewątpliwie większe zainteresowanie systemami otwartymi, które pozwalają na otwieranie okien. Są one najbardziej odpowiednie dla budynków związanych z szeroko pojętą pracą biurową. Systemy jednostronnie zamknięte, a wśród nich okno wywiewne, mogą być z kolei bardziej użyteczne w budynkach mieszczących duże przestrzenie wystawowe, dydaktyczne, usługowe czy sakralne.

 

Podstawową cechą odróżniającą systemy okien wywiewnych od innych rodzajów szklanych ścian dwuwarstwowych jest ich budowa, która przektada się bezpośrednio na ich wtaściwości wizualne. Okna wywiewne to jedyny rodzaj ścian podwójnych, w których dwuszybowy zestaw izolacyjny umieszczony jest po zewnętrznej stronie cate-go uktadu. Poza tym odstęp między dwiema ścianami jest niewielki, zwykle do kilkunastu centymetrów. Wszystko to sprawia, że efekt zdwojenia ściany elewa-cyjnej, powodujący postrzeganie jej jako elementu trójwymiarowego jest, w przypadku okien wywiewnych, mato widoczny z zewnątrz.

 

Gdy uktad ścian jest odwrotny, czyli zestaw dwuszybowy wewnątrz, a tafla jednoszybowa na zewnątrz, caty budynek wygląda jakby byt „opakowany", a jego ściany wydają się być niematerialne. Ta efektowna gra estetyczna, chętnie stosowana przez wspótczesnych architektów, nie jest możliwa do zastosowania w przypadku okien wywiewnych. Na szczęście, jak pokazuje przyktad biblioteki w Delft, korzystając z innych sposobów ksztattowania estetyki budynku także można tworzyć architekturę wysokiej klasy.

 

Dr inż. arch. Katarzyna Zielonko-Jung



więcej informacji: Świat Szkla 1/2005

 

 patrz też:

 

Kształtowanie elewacji budynku z uwzględnieniem optymalnego nasłonecznienia przeszkleń , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 04/2014

 

Wielkości przeszkleń a równoważenie rozwoju w budownictwie , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 07-08/2013

 

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



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

 

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

 

Hotel Intercontinental , Katarzyna Zielonko-Jung , Świat Szkła 2/2005

 

Szklana ściana dwupowłokowa typu okno wywiewne , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 1/2005

 

Rozwiązania konstrukcyjno - technologiczne dwuwarstwowych elewacji szklanych , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 9/2004

 

Problemy stosowania dwuwarstwowych elewacji szklanych , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 6/2004

 

Dwuwarstwowe elewacje szklane, a środowisko akustyczne pomieszczeń , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 3/2004

 

Światło, a dwuwarstwowe elewacje szklane , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 2/2004

 

Właściwości termiczne dwuwarstwowych elewacji szklanych , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 1/2004

 

Dwuwarstwowe elewacje szklane a wymiana powietrza , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 12/2003

 

Właściwości użytkowe dwuwarstwowych elewacji szklanych , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 11/2003

 

 

 

 

 

 

 

 

 

01 chik