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

 

 

 

Efektywność termiczna i akustyczna podwójnych fasad. Część 2
Data dodania: 09.12.13

 

Projektowanie współczesnych budynków stało się dużym wyzwaniem dla architektów i powoduje konieczność zaangażowania do współpracy specjalistów z innych dziedzin inżynierii i nauki.

Forma i kształt zewnętrzny budynków zaczynają bowiem w coraz większym stopniu być wynikiem nie tylko preferencji estetycznych projektanta i inwestora oraz obowiązujących trendów w dziedzinie budowania formy architektonicznej ale również powinny uwzględniać zapisy coraz to ostrzejszych wymagań w zakresie ochrony cieplnej i optymalizacji gospodarki energetycznej budynków, a co za tym idzie również fizyki budowli.

 

O kształcie przestrzennym budynku, jego wyrazie plastycznym i sposobach rozwiązania detali architektonicznych elewacji decydują sposoby wentylacji budynku, zapewnienie optymalizacji oświetlenia wnętrza, jak również zapewnienie maksymalnego i zoptymalizowanego komfortu energetycznego obiektu.

 

Historia zastosowań fasad podwójnych

W 1903 r. Otto Koloman Wagner, austriacki architekt i urbanista, wygrał konkurs na zaprojektowanie budynku Pocztowej Kasy Oszczędnościowej w Wiedniu. Budynek wzniesiony został w dwóch etapach, od roku 1904 do 1912, i posiada nowatorski, jak na owe czasy, system ścian podwójnych wkomponowany w świetlik holu głównego1).

 

 

2013-11-16-1

Fot. 8. Widok hallu budynku Pocztowej Kasy Oszczędnościowej w Wiedniu. Stan obecny. Projekt: Otto Koloman Wagner 

 

W 1928 r. w Rosji Moisei Ginzburg przeprowadzał eksperymenty nad zastosowaniem elementów fasad podwójnych przy budowie komunalnego bloku mieszkalnego Narkomfin.

 

 

Na początku XX wieku Le Corbusier przeprowadzał badania i doświadczenia systemów wykorzystujących naturalne zjawiska fizyczne w celu polepszenia klimatu wewnętrznego w budynkach, które chciał zastosować w projektowanych przez siebie obiektach.

 

Było to pięć zagadnień, którym poświęcał wiele uwagi:

  • naturalna wentylacja (aération naturelle)
  • naturalne oświetlenie (éclairage solaire)
  • kontrola oświetlenia wnętrza (brise soleil)
  • termicznie aktywna elewacja składająca się z nieprzeźroczystej lub przeszklonej przegrody (mur neutralisant)
  • wewnętrzna klimatyzacja (respiration exacte)

 

Le Corbusier poświęcał szczególną uwagę dwóm z tych zagadnień: naturalnej wentylacji i naturalnemu oświetleniu, zarówno w swoich publikacjach, jak i w projektowanych i realizowanych budynkach. Był on uważany za prekursora i propagatora rozwiązań projektowych podnoszących poziom i jakość życia w projektowanych przez siebie obiektach architektonicznych.

 

Poświęcając jednak wiele uwagi i realizując wytyczne wynikające z pozostałych trzech zasad stał się pierwszym ze współczesnych architektów zajmujących się zagadnieniami pasywnej i aktywnej kontroli energii w budynku, wykorzystując przy tym system fasady podwójnej.

 

Idea mur neutralisant zastała zastosowana po raz pierwszy w roku 1916, w budynku Villa Schwob zwanym także Villa Turque (La Chaux – de Fonds, Rue du Doubs 167, Szwajcaria).

 

System ten, rozwijany nieustannie, był również proponowany dla wielu innych projektów i realizacji tego architekta. Pomysł mur neutralisant, czyli fasady podwójnej zakładał koncepcję systemu elewacji podwójnej, dla której zyski i straty ciepła miały być zminimalizowane dzięki obiegowi powietrza, o temperaturze wnętrza, w przestrzeni fasady. W 1929 r. Le Corbusier przedstawił projekt La Cite de Refuge2) w Paryżu, w którym zastosował tę ideę.

 

Pomysł ten był niezbyt opłacalny, ponieważ nie uwzględniono kosztów ogrzewania i chłodzenia powietrza w przestrzeni elewacji podwójnej. System ten był również proponowany dla wielu innych obiektów, w tym wzniesionego w latach 1928–33 kompleksu Centrosojuzu3) w Moskwie i projektu konkursowego budynku Ligi Narodów w roku 1927.

 

(...)

  

Amerykańscy inżynierowie studiując system mur neutralisant w 1930 roku poinformowali Le Corbusiera, ze jego system ma o wiele większe zapotrzebowanie i zużycie energii niż tradycyjne systemy używające powietrza jako medium propagującego energię. Harvey Bryan4) stwierdził później, że idea Le Corbusiera byłaby efektywna gdyby do podgrzewania powietrza użyto systemów solarnych.


Corbu wymyślił obie nazwy („mur neutralisant”, „respiration exacte” ), ale tak naprawdę współistnienie wszystkich trzech aspektów było konieczne:


1. Bardzo duża szczelność obudów – stąd pomysł na zastosowanie szczelnego szkła (lub szczelnych nieprzeźroczystych ścian), jako część koncepcji mur neutralisant. Jego intencją było – zresztą słusznie – aby uniknąć przemieszczania się powietrza i ciepła z wnętrza na zewnątrz i vice versa.


2. Mechaniczny system kontrolowania wentylacji ze zdolnością dostosowywania zarówno temperatury powietrza, jak i jego wilgotności, z grubsza zgodny  z opisem współczesnych systemów klimatyzacyjnych. Była to idea stojąca za respiration exacte, która została wymyślona przez jego kolegę Gustave’a Lyona.


3. Na koniec, aby umożliwić przeszkleniom funkcjonowanie jako zewnętrzne zbiorniki ciepła, konieczne było zastosowanie aktywnego urządzenia, które neutralizowałoby przepływy energii (zarówno zimą, jak i latem) poprzez przeszklone powierzchnie mur neutralisant. Działał on głównie jako bariera, która zapobiegała przebiegowi ciepła z wnętrza na zewnątrz w okresie zimowym i odwrotnemu w okresie letnim. Le Corbusier rozwinął już istniejący, wcześniejszy mechanizm (radiatory wodne zainstalowane pomiędzy dwoma równoległymi powierzchniami szklenia) w jego bardziej ambitną wersję. Poprzez poprowadzenie kanałów z powietrzem dookoła szczelnej, podwójnie szklonej przestrzeni, zasugerował, że powietrze może być przepompowane przez nie (ciepłe zimą a chłodne latem), aby zneutralizować czynniki zewnętrzne. To pozwalałoby systemowi respiration exact na utrzymanie stabilnej temperatury wewnętrznej o wysokości 18°C.  


Idea i schematy wewnętrznej klimatyzacji respiration exacte i termicznie aktywnej elewacji mur neutralisant, zostały opublikowane w ‘Précisions’ w 1929 roku.


Badania dotyczące wpływu promieniowania słonecznego na klimat wewnętrzny budynku Corbusier prowadził, ucząc się na własnych błędach, między innym przy okazji swojego projektu Cite de Refuge dla Armii Zbawienia w Paryżu, który bazował na projekcie rozpoczętym w 1929 a zakończonym w 1933 roku.

 

2013-11-17-1

 

Rys. 3. Widok przekrojów budynku sanatorium w Zurichu (po lewej stronie) oraz wieżowca Quartier La Marine ze schematem oświetlenia wnętrz, 1946-1952. Projekt: Le Corbusier (Źródło: Ignacio Fernandez Solla, http://facadesconfidential.blogspot.com/2012/04/le-corbusier-mur-neutralisant-and.html=)

 

2013-11-17-2

Rys. 4. Widok schematu wentylacji naturalnej w standardowym budynku dla robotników. Projekt: Le Corbusier (Źródło: Ignacio Fernandez Solla, http://facadesconfidential.blogspot.com/2012/04/le-corbusier-mur-neutralisant-and.html)

 

2013-11-17-3

Fot. 9. Widok budynku Villa Schwob zwanym także Villa Turque ( La Chaux – de Fonds, Rue du Doubs 167, Szwajcaria) oraz szkic pokazujący mur neutralisant od wnętrza. Projekt: Le Corbusier (Źródło: Ignacio Fernandez Solla, http://facadesconfidential.blogspot.com/2012/04/le-corbusier-mur-neutralisant-and.html)

 

2013-11-17-4

Rys. 5. Widok schematu wewnętrznej klimatyzacji respiration exacte i termicznie aktywnej elewacji mur neutralisant. Obiekt:. Kompleks Centrosojuzu w Moskwie, ZSRR, 1928–33. Projekt: Le Corbusier (Źródło: Ignacio Fernandez Solla, http://facadesconfidential.blogspot.com/2012/04/le-corbusier-mur-neutralisant-and.html)

 

 


Pomimo swojej niezrównanej zdolności do sprzedawania swoich rozwiązań, Corbu był w stanie zaimplementować jedynie jedną trzecią ze swoich założeń w budynku Armii Zbawienia. Południowa elewacja, posiadająca szklenie pojedyncze o powierzchni blisko tysiąca metrów kwadratowych była kompletnie szczelna, pozbawiona otwieralnych okien, lecz koncepcja mur neutralisant i respiration exacte zostały odrzucone ze względu na ograniczony budżet. W obiekcie utrzymywała się stosunkowo wysoka temperatura podczas jego zimowego otwarcia, lecz okazał się on kompletną klęską podczas lata.

 

Corbusier obwiniał za ten stan rzeczy brak klimatyzacji (co było prawdą, lecz było to rozwiązanie bardzo kosztowne jak na tego typu budynek), podczas gdy użytkownicy obiektu błagali o możliwość otwarcia okien, aby wprowadzić nieco naturalnej wentylacji.


Zarówno Corbu jak i jego klient mieli częściowo rację, chociaż ostateczne rozwiązanie przyszło jedynie jako konsekwencja wojennych bombardowań Paryża. Szklana fasada została kompletnie zniszczona podczas wojny i Le Corbusier otrzymał zlecenie aby go odbudować. Tym razem, po jego wyprawie do Algierii, Argentyny i Brazylii, odnalazł on rozwiązanie dla pierwotnego problemu: zewnętrzną barierę dla promieniowania słonecznego, brise-soleil. Rozwiązanie to, pasywne w swojej naturze, w przeciwieństwie do pozostałych jego rozwiązań, stało się integralną częścią architektury Le Corbusiera do końca jego kariery.


Patrząc z perspektywy dnia dzisiejszego Le Corbusier był prekursorem nie tylko nowoczesnej architektury i urbanistyki ale również zauważył on wagę prawidłowego wyważenia kwestii pomiędzy pasywną i aktywną kontrolą energii w projektowanych i realizowanych przez siebie budynkach dla zapewnienia ich użytkownikom optymalnego komfortu w ciągu całego roku we wszystkich strefach klimatycznych.


Innym wczesnym eksperymentem w tej dziedzinie była realizacja domu Alfreda Lumisa w Tuxedo Park, stan Nowy York. W 1937 architekt William Lescaze zaprojektował budynek posiadający podwójną, zewnętrzną powłokę elewacyjną z wewnętrzną przestrzenią powietrzną szeroką na ok. 66 cm. Jak to później opisał sam autor projektu, podstawowy schemat zasady “działania” domu został zaproponowany przez samego inwestora, który chciał eksperymentować z nowym systemem ogrzewania domu i jego klimatyzacji, aby móc sterować temperaturą i wilgotnością.


Wewnętrzna przestrzeń powietrzna pomiędzy dwoma warstwami elewacji była zasilana powietrzem z systemu wewnętrznej klimatyzacji budynku. To pozwalało uniknąć wykraplania się pary wodnej na powierzchniach wewnętrznych przeszkleń pomimo wysokiej wilgotności wewnątrz budynku. Alfred Loomis był synem założyciela jednego z sanatoriów dla chorych na gruźlicę w Catskills i bardzo dobrze rozumiał ważną rolę warunków klimatycznych dla utrzymania dobrego stanu zdrowia.

 

2013-11-18-1

Fot. 10. Widok południowej elewacji Cité de Refuge w Paryżu (1933) po wybudowaniu (po lewej stronie) i stan obecny, z łamaczami światła i przesuwnymi oknami. Projekt: Le Corbusier (Źródło: Ignacio Fernandez Solla, http://facadesconfidential.blogspot.com/2012/04/le-corbusier-mur-neutralisant-and.html)

 

2013-11-18-2

Fot. 11. Widok budynku Brytyjskiej Kompanii Cukrowej w Peterborough (Źródło: http://www.peterboroughinpictures.co.uk/industrial-photos/british-sugar-factory-oundle-road-peterborough-1970s-1980s/; fot: Chris Porsz)

 


W 1957 r. zostało opatentowane w Skandynawii pierwsze rozwiązanie związane  z przepływem powietrza w przestrzeni okien. Pierwszy budynek biurowy wyposażony w system wentylowanych okien wybudowany został w Helsinkach w Finlandii w 1967 r. jako siedziba firmy EKONO Company.


W latach 1973–79, w czasie kryzysu energetycznego, nastąpiła intensyfikacja poszukiwań nowych rozwiązań i technologii mogących zracjonalizować i ograniczyć zużycie energii w budowanych obiektach.


Pojęcia efektywności energetycznej oraz komfortu cieplnego stały się powszechne i przestały być zagadnieniami dotyczącymi jedynie krajów bogatych o niesprzyjającym klimacie. W latach 70. oraz wczesnych 80. budynki z mechanicznie wentylowanymi fasadami podwójnymi zaczęły być coraz powszechniej stosowane, szczególnie na terenie Europy.

 

Było to zgodne z ideą zmniejszenia strat ciepła przez przenikanie w okresie zimy oraz minimalizacji zysków ciepła od promieniowania słonecznego latem. Przykładem takiej realizacji jest fasada budynku Brytyjskiej Kompanii Cukrowej w Peterborough. Fabryka i budynek biurowy obecnie nie istnieją – zostały rozebrane i ustąpiły miejsca zabudowie mieszkaniowej i usługowej.


Najnowsze trendy w projektowaniu i realizacji fasad podwójnych zostaną omówione w następnych częściach cyklu.

 

 

1) www.google.pl/imgres?imgurl=http://ddindresden.files.wordpress. com/2010/06/wien__kassensa al_der_postsparkasse

2) Le Corbusier, Le Corbusier mein Werk, Fondation Le Corbusier, Paris und Hatje Cantz Verlag, Ostfildern – Ruit, 2001 str. 106

3) Tamże, str.104-105

4) Bryan, Harvey (1991). “Le Corbusier and the “Mur Neutralisant”: An Early Experiment in Double Envelope Construction”. International PLEA Conference. str. 257–62.

 

Janusz Barnaś
Politechnika Krakowska

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

Więcej informacj: Świat Szkła 11/2013

 

 

 

 

01 chik