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

 

 

 

Podwójna fasada Część 3: komfort wizualny
Data dodania: 02.10.15

Przegrody zewnętrzne podwójnej fasady (DSF) oferują nam duże powierzchnie całoszklane. Pozwala to podnieść komfort wewnętrzny użytkowników, ze względu na ilość światła dziennego wprowadzanego do pomieszczeń, poszerzenie pola widokowego oraz optyczną integrację zewnętrznych i wewnętrznych środowisk. Tutaj ściana zewnętrzna jest źródłem pozyskiwania światła lub energii, a ich funkcja dotyczy inteligentnej ochrony dostosowanej do sytuacji atmosferycznej. Taki opis przegrody zewnętrznej jest charakterystyczny dla budynków inteligentnych w budownictwie pasywnym lub ekologicznym. Ich atutem jest nie tylko funkcjonalizm, ale również różnorodne możliwości reprezentacyjne.

 

 

W Double Skin Facade funkcje izolacyjne przejmuje powłoka wewnętrzna, zbudowana z podwójnej szyby zespolonej (czasami potrójnej) o wysokiej przepuszczalności dla promieniowania słonecznego. Ślusarkę wewnętrzną z założenia projektuje się jako otwieraną. Szerokość kanału wentylowanego lub nie wentylowanego wynosi od 20 cm do 2 m. Powłoka zewnętrzna jest barierą dla deszczu i wiatru. Dlatego powinna być wykonana ze szkła o wysokiej wytrzymałości – zazwyczaj stosuje się szkło hartowane. Natomiast powłoka wewnętrzna jest ze szkła o podwyższonej izolacyjności termicznej. Dlatego współczynnik przenikania ciepła na powłoce zewnętrznej jest około dwukrotnie wyższy niż na powłoce wewnętrznej. Światło dzienne dociera do wnętrz pomieszczenia poprzez okno wzdłuż 3 ścieżek, jako promieniowanie bezpośrednie od nieboskłonu, także jako promieniowanie odbite od elementów zewnętrznych oraz powierzchni wewnętrznych. Przenikanie strumienia bezpośredniego promieniowania optycznego, powoduje dyskomfort wizualny. W fasadzie podwójnej współczynnik przenikalności promieniowania na zewnętrznej powłoce, jest około dwukrotnie niższy niż na powłoce wewnętrznej.

 

Wiadome jest, że transparentna przegroda zewnętrzna posiada wysokie zyski z promieniowania słonecznego w dzień i wysokie straty na drodze przenikania w nocy. Dzięki zastosowaniu DSF można poprawić izolacyjność termiczną przegrody poprzez wykorzystanie potencjału promieniowania słonecznego oraz ze względu na efekt cieplarniany, wytwarzający się pomiędzy powłokami. Poprzez zastosowanie rolet, wykuszy i innych nietypowych zacieniaczy, można regulować zyski ciepła od promieniowania słonecznego i regulować dostęp światła słonecznego.

 

Rozwiązań jest wiele. Można zastosować nasadzenia drzew liściastych w sąsiedztwie fasady. W ten sposób latem liście ograniczą nadmierne promieniowanie słoneczne, natomiast zimą, gdy liście opadną, promienie słoneczne wpadające pod niższym kątem nie będą penetrować pomieszczeń w nadmiernej ilości, za to ich zasięg będzie głębszy i równomierny. Sąsiedztwo drzew może być elementem integrującym pracowników ze środowiskiem. Nawet zerknięcie na szumiące liście lub zalegający na gałęziach śnieg działa pozytywnie na człowieka i może wspomóc twórcze myślenie i prowadzić do zwiększenia wydajności pracy.

 

W tym przykładzie jednak należy mieć na uwadze aspekt, że taka przeszkoda 10-metrowej wysokości, położona w odległości 15 m od elewacji, może nawet o 50% zredukować ilość naturalnego światła, jaka dociera do wnętrza pomieszczenia na głębokość 5 m. Balkony i zadaszenia o wyprofilowanym przekroju dostosowanym do kąta padania zimowych promieni słonecznych 20o, również wspomagają przed nadmiarem słońca latem, gdyż wtedy ich kąt padania wynosi 67o.

 

Dobrym rozwiązaniem dla budynków wysokich o dużej powierzchni, może być wykorzystanie promieniowania słonecznego, przede wszystkim do oświetlania pomieszczeń. Wtedy zmniejsza się energochłonność oświetlenia uzupełniającego w ciągu dnia. Dobre oświetlenie ma wpływ na szybkość, dokładność i wysiłek związany z wykonaniem pracy, a tym samym na zdrowie i samopoczucie człowieka. Wiadomo, że najzdrowszym dla człowieka jest światło słoneczne. Jego barwa jest najbardziej odpowiednia dla oka ludzkiego, ponieważ jej widmo ma charakter ciągły. Elektryczne źródła światła nie posiadają tych korzystnych właściwości. Dodatkowo elektryczne punkty oświetleniowe są źródłem olśnienia ze względu na dużą luminację.

 

(...)

 

Dlatego pożądane jest wykorzystanie światła dziennego do oświetlania wnętrz w taki sposób, aby ekspozycja i penetracja światła była pełna w całym pomieszczeniu. Jego cechy pozwalają zapewnić komfortowe i zdrowe środowisko pracy. Oczywiście, efektywne i równomierne oświetlenie miejsc pracy łatwiej można uzyskać dzięki zastosowaniu fasady całoszklanej, niż w przypadku tradycyjnej ściany z oknami. Przy jej projektowaniu mogą jednak przydarzyć się niedogodności związane z usytuowaniem budynku w tkance miejskiej lub związane ze specyfikacją i zmiennością kąta padania promieni słonecznych, związane z permanentnym zachmurzeniem czy porą dnia. Wtedy można zastosować systemy doświetlające, tj. półki świetlne, łamacze światła czy światłowody [2].

 

Istnieje dziedzina projektowania określana jako daylighting, która zajmuje się sposobem umieszczania okien lub innych otworów i powierzchni odbijających światło, tak aby w ciągu dnia światło naturalne efektywnie oświetlało wnętrze. Daylighting jest ważnym elementem podczas projektowania budynków, w których celem jest maksymalizacja komfortu wizualnego lub zmniejszenie zużycia energii. Oszczędność energii osiąga się poprzez obniżenie wykorzystania energii elektrycznej do oświetlania pomieszczeń lub poprzez podniesienie zysku z promieniowania słonecznego wykorzystywanego do pasywnego ogrzewania. Często stosowanym elementem jest heliostat, czyli obracające się lustro na sterowanym komputerowo silniku. Lustro odbija światło, przesuwając się równocześnie ze słońcem zmieniającym swe położenie na niebie w ciągu dnia. Zastosowanie heliostatów zyskuje popularność jako energooszczędny sposób oświetlenia. Heliostat może być stosowany do kierowania światła słonecznego bezpośrednio przez okno lub świetlik [6].

 

***

 

Terrence Donnelly Centrum Badań Inżynierii Komórkowej i Biomolecularnej w Toronto (Kanada, 2005 r.) 

 

To dobry przykładem zastosowania łamaczy światła. Tu południowa fasada została zaprojektowana jako podwójna (fot. 1). Jest to fasada wejściowa, dlatego powinna być reprezentacyjna i integrującą się z sąsiednimi budynkami. Podwójna fasada została zastosowana w południowej części budynku, ponieważ ma największą możliwość kontroli słonecznej. Zewnętrzna powłoka zbudowana jest z monolitycznego szkła o wysokości kondygnacji – prawie 4 m – i zamontowana na stalowych wspornikach, mocowanych do czoła konstrukcji stropu. Aby chronić się przed nadmiernym promieniowaniem słonecznym, pomiędzy powłokami od zewnętrznej strony zainstalowano automatyczne żaluzje. Powłoka wewnętrzna jest przeszklona od wysokości podłogi do podwieszanego sufitu. Chciano jak najlepiej zaizolować termicznie budynek, dlatego zastosowano szklenie o podwyższonych parametrach izolacyjnych i zamontowano je w specjalnie wytłaczanej, aluminiowej ramie. W upalne dni przydają się dodatkowe żaluzje zainstalowane wewnątrz pomieszczeń, wykonane z materiału odbijającego. Mają one za zadanie odbijanie od powierzchni fasady promieniowania słonecznego lub odbijanie promieniowania słonecznego w głąb pomieszczeń, pozwalając na bardziej równomierne oświetlenie wnętrza.

 

 

2015 10 22 1

Rys. 1. Terrence Donnelly w Toronto (Kanada, 2005 r.) . Budynek: Centrum Badań Inżynierii Komórkowej i Biomolecularnej [fot. architecturerevived.blogspot.com]

 

 

Znane są również szkła monolityczne posiadające właściwość przekierowania światła. Umieszczone poziomo na elewacji, najlepiej po zewnętrznej stronie, ustawione na przykład w poziomie będą odbijać światło w kierunku sufitu. Z tego samego typu szkła mogą być wykonywane listwy obrotowe, wtedy ich kąt można dopasować do aktualnego kąta padania promieni słonecznych. Uzyskany poziom jasności i poziom ochrony przeciwsłonecznej zależą od stopnia pochłaniania i odbicia światła, jakie cechują wybrany typ szkła. Mocniejsze oświetlenie sufitu i lekkie zaciemnienie obszarów w pobliżu okien pozwalają na uzyskanie jednolitego, komfortowego poziomu oświetlenia w całym pomieszczeniu. Taką funkcję spełniają szkła monolityczne powlekane o wysokiej wartości odbicia światła (między 30%, a 50%) i jednocześnie cechuje je przepuszczalność światła zawarta między 20% a 65%. Do przechwytywania promieniowania słonecznego i zmieniania jego kierunku, można wyposażyć szyby zespolone w specjalne siatki, metalowe lub z surowców organicznych. Są one pokryte powłoką o dobrych własnościach odbijających i mocowane wewnątrz zestawu szybowego. Geometria oczek siatki została opracowana tak, aby zatrzymywać bezpośrednie promieniowanie słoneczne, odbijając do wnętrza pomieszczenia światło rozproszone. Ten typ szyb najczęściej stosuje się w oknach dachowych.

 

***

 

Manitoba Hydro w Winnipeg (Kanada, 2009 r.)

 

Aby zwiększyć penetrację promieniowania słonecznego, szczególnie w głąb jednoprzestrzennych powierzchni biurowych w budynku, specjalnie wyprofilowano skraj stropu (rys. 2). Dzięki zastosowaniu optymalnego oświetlenia dziennego, polepszono warunki pracy. Budynek jest położony w jednym z najzimniejszych dużych miast na świecie, posiadającym specyficzny klimat z temperaturami wahającymi się od –35oC do +34oC z przeważającymi wiatrami od południa. W szkleniu zewnętrznej powłoki zastosowano przejrzyste szkło o niskiej zawartości żelaza. Wewnętrzna powłoka zawiera potrójne szklenie z otwieraną stolarką, aby zwiększyć izolacyjność cieplną przegrody i zarazem dać możliwość ręcznego sterowania oknami. Niektóre przestrzenie wydzielono szklanymi ściankami działowymi. W głębi budynku, gdzie penetracja słońca jest niewielka, zaplanowano szyby windowe, pomieszczenia techniczne i inne tego typu pomieszczenia. Ważne jest jeszcze aby ekrany komputerów były ustawiane prostopadle do fasady. Ponieważ tylko w takim ustawieniu pracownicy mają możliwość wygodnej pracy bez ograniczenia widoczności promieniowaniem bezpośrednim lub odbitym od ekranów. Dla pracowników piszących ważne jest aby światło padało na ich biurka z lewej strony [6].

 

 

2015 10 23 1

Rys. 2. Manitoba Hydro w Winnipeg (Kanada, 2009 r.). Funkcja: biurowa [fot.: manitobahydroplace.com]

 

 

Na podstawie badań Politechniki Łódzkiej [2] przedstawiono wyniki symulacji komputerowych w budynkach z fasadą podwójną. Przeanalizowano różne rozwiązania w celu wyboru najlepszego, o optymalnej wartości spośród analizowanych. Stwierdzono, że tylko dla orientacji południowej, jako najlepszego rozwiązania optymalizacyjnego, otrzymano fasadę podwójną. Dla pozostałych kierunków preferowane jest rozwiązanie fasady pojedynczej lub podwójnej o podwyższonej izolacyjności termicznej. W przypadku elewacji wschodniej powinna być ona oszklona pojedynczo od strony zewnętrznej, zaś w przypadku południowej i zachodniej podwójnie. Badania potwierdziły wpływ zmniejszenia przeszklenia powierzchni budynku, na obniżenie zapotrzebowania na energię zarówno do chłodzenia, jak i ogrzewania. Najenergooszczędniejsza fasada podwójna to ta o najwyższym stopniu przepuszczalności promieniowania widzialnego, a zmniejszenie przepuszczalności promieniowania będzie zawiązane z potrzebą większego wykorzystania oświetlenia uzupełniającego w niedużym stopniu w ciągu dnia. Regulacja przepuszczalności promieniowania słonecznego nie wpływa istotnie na warunki komfortu termicznego wewnątrz budynku.

 

Jeśli dobierzemy optymalne parametry termoizolacyjne i optyczne fasady, to uzyskamy bardziej komfortowe warunki wewnętrzne. Najkorzystniejsze parametry optyczne, tj. przepuszczalność i stopień przeszklenia, są zależne od orientacji fasady. W analizie stwierdzono brak bezpośredniej zależności pomiędzy komfortem wizualnym, a przepuszczalnością promieniowania słonecznego. Uzyskano różne rozwiązania optymalne. Jedynie dla orientacji północnej najkorzystniejszy przypadek charakteryzował się nieco większą przepuszczalnością promieniowania widzialnego. Regulacja przepuszczalności promieniowania słonecznego nie ma istotnego wpływu na skuteczność funkcjonowania fasady podwójnej, pod względem zapotrzebowania na energię, jak i komfort cieplny. Ponadto analizowane budynki o stałych i zmiennych parametrach optycznych mają podobne zapotrzebowanie na energię do ogrzewania i chłodzenia oraz zbliżony komfort termiczny w pomieszczeniu biurowym [2].

 

Najistotniejszy wpływ zacieniania na zapotrzebowanie na energię widoczne jest dla budynków z fasadą od strony południowej, ponieważ tam są największe zyski z promieniowania. Różnica nakładów energetycznych między budynkiem wolno stojącym, a 2 razy wyższą zabudową ciągłą, wynosi 51% dla orientacji południowej fasady. Najmniejsze jest zapotrzebowanie na ciepło dla elewacji południowej, a największe dla północnej. Elewacje wschodnia i zachodnia o zbliżonym zapotrzebowaniu pośrednim między przypadkiem północnym i południowym. Najniższe zapotrzebowanie na energię występuje w przypadku zabudowy wolno stojącej, a najwyższe dla zwartej, gdyż umiejscowienie budynku w zabudowie ciągłej powoduje, że zyski od promieniowania słonecznego w okresie grzewczym stają się pomijalnie małe. Przy takiej lokalizacji, budynek wymagać będzie – w odniesieniu do budynku nie zacienionego – około 50% więcej energii dla orientacji południowej fasady, 20% orientacji wschodniej i zachodniej oraz 12% dla orientacji północnej.

 

Badania pokazują jeszcze, że ulokowanie budynku w otoczeniu dwukrotnie wyższej zabudowy rozproszonej jest niemal tożsame z umiejscowieniem budynku pośród zabudowy ciągłej o takiej samej wysokości co budynek zacieniany. Najmniejszy wpływ na zapotrzebowanie budynku na ciepło ma jego umiejscowienie pośród zabudowy rozproszonej o takiej samej wysokości [2].

 

Realizacje budynków energooszczędnych często wychodzą poza ramy zagadnień dotyczących ochrony cieplnej. W końcu podchodzi się do problematyki realizacji budynku bardziej całościowo, a nawet globalnie. Dlatego coraz częściej wprowadza się aspekt oszczędności energii elektrycznej. W szczególności dotyczy to urządzeń elektrycznych czy żarówek. Tutaj należy mieć na uwadze, że żarówki wytwarzają ciepło. Początkowo wpływały korzystnie na końcowy bilans ciepła. Teraz, gdy wychodzi się poza ramy ochrony cieplnej, pojawiły się w budynkach systemy klimatyzacji. Szczególnie w obiektach oświetlanych światłem sztucznym w ciągu dnia pojawia się potrzeba energooszczędnego aranżowania światła dziennego. Również pod względem niepotrzebnych nadwyżek ciepła w ciągu gorącego dnia. Doświetlanie światłem sztucznym wydaje się być niezbędne, ze względu na zmienność intensywności światła słonecznego w ciągu dnia z powodu pory dnia lub zachmurzenia. Również w miarę oddalania się od okna, intensywność światła słonecznego spada. Aby zapewnić w porze dziennej odpowiednią ilość światła wewnątrz, wymyślono stałe, uzupełniające oświetlenie elektryczne poprzez wykorzystanie metody PSALI (ang. Permanent Supplementary Artificial Lighting of the Interior). Zasadą działania tej metody jest dopasowanie natężenia oświetlenia sztucznego do panujących w danej chwili warunków oświetleniowych. Pozwala to na wykorzystanie światła dziennego w sposób najbardziej efektywny, a tym samym w sposób ekologiczny. Użycie światła elektrycznego ma być jedynie dopełnieniem oświetlenia słonecznego. Dlatego instalacja oświetlenia elektrycznego powinna zachowywać i uwzględniać charakter oświetlenia dziennego. Natomiast system świecenia nocą powinien mieć możliwość wykorzystania włączników i ściemniaczy zarówno manualnych, jak i automatycznych. Stąd światło podstawowe i uzupełniające posiada odrębne strategie projektowe [2].

 

***

 

John Lewis Departament Store w Leicester Hammerson (2008 r.)

 

Jest to dom towarowy zbudowany w centrum miasta, odmienny od innych (fot. 3). Tutaj tradycyjne światło sztuczne stosowane w galeriach ustąpiło pierwszeństwa naturalnemu. Naturalne oświetlenie w sklepach przyczynia się do poprawy jakości usług, ze względu na wierniejsze oddawanie barw oraz do oszczędności energii. Naturalne światło, wykorzystywane w celu wyeksponowania towarów, nie wydziela dużo ciepła i koszty klimatyzacji są tańsze. Ważne jest, aby odbicia od przeszklonych powierzchni nie przeszkadzały w oglądaniu ekspozycji z zewnątrz. Zastosowanie szkła antyrefleksyjnego pozwoli lepiej wyeksponować towar. Budynek powstał w mieście, którego historia była związana z przemysłem tekstylnym, stąd architekci czerpali inspirację aby stworzyć fasadę nawiązującą do tekstylnej tradycji tego regionu. Dzięki zdwojeniu szklanej fasady z graficznym wzorem, granica między budynkiem i jego otoczeniem przekształciła się z elementu dwuwymiarowego w przestrzenny, tworząc efekt zacierania linii konturu budynku oraz tego, co widać po drugiej stronie przezroczystej ściany. Graficzny wzór w białym kolorze na obu powłokach szklanej fasady jest wzorem przypominającym koronkę i został zaczerpnięty z katalogu tkanin produkowanych przez firmę John Lewis. Umieszczono dokładnie taki sam wzór na obu powłokach, aby dać możliwość wyglądania z centrum handlowego na zewnątrz. Gdy patrzymy ukośnie przez dwie warstwy wzorów są one przesunięte względem siebie i blokują wgląd do środka. Również zastosowane szkło refleksyjne nie pozwala zobaczyć, co znajduje się we wnętrzu budynku, ale za to odbijając błękit nieba wspaniale współgra ze wzorem fasady, podkreślając wrażenie lekkości bryły budynku. Powłoki odsunięte są od siebie o 80 cm i zbudowane z ok. 3 tysięcy szklanych paneli. Aby w nocy budynek wyglądał równie wspaniale, jak za dnia, pomiędzy powłokami umieszczono oświetlenie w gamie 256 kolorów, tak aby wzór na zewnętrznej powłoce był nie oświetlony i pozostawał w czarnym kolorze. Natomiast doświetlony wzór na wewnętrznej powłoce ma biały kolor, tworząc kontrastujące i zarazem niespotykane wrażenie dla odbiorcy znajdującego się na zewnątrz. Umożliwiając w ten sposób grę układów kompozycyjnych obu płaszczyzn. W dzień białe wzory odbijając promienie słoneczne, elegancko błyszczą, jakby były metaliczne. Jednocześnie pełnią one rolę zacieniacza, nie pozwalając na zbyt intensywne napromieniowanie wnętrza.

 

 

2015 10 24 1

 

 

2015 10 24 2

 

2015 10 24 3

 

2015 10 24 4

Rys. 3. John Lewis Departament Store w Leicester Hammerson (Wielka Brytania, 2008 r.) Dom towarowy [fot.: bestbuildings.co.uk, bdonline.co.uk, farshidmoussavi.com, flickr.com]

 

 

Problematyczne okazało się znalezienie rozwiązania na bezszwowe połączenia szklenia fasady aby utrzymać efekt firany. Ostatecznie powłoki zbudowano z bezramowych szyb zespolonych, szkło połączono silikonowymi spoinami i okrągłymi łącznikami usytuowanymi w pionowych liniach. Powieszono trzy piętra ściany osłonowej od góry, aby wyeliminować dylatację na każdym piętrze i aby zmniejszyć szerokość spoin do 24 mm. Ciekawym elementem jest szklany mostek prowadzący do budynku, im bliżej budynku się znajdujemy tym bardziej jego forma rozrzeźbia się, niczym brama zapraszająca do wejścia [3].

 

Analiza wpływu doboru przepuszczalności promieniowania widzialnego przez przeszklenie na poziom natężenia oświetlenia uzupełniającego i przewidywane roczne zużycie energii elektrycznej na oświetlenie dla różnych orientacji. Pokazuje, że wraz ze wzrostem przepuszczalności światła słonecznego maleje poziom natężenia oświetlenia uzupełniającego. W przypadku najjaśniejszego przeszklenia, doświetlenia światłem sztucznym wymaga wyłącznie powierzchnia powyżej 2 m od elewacji w głąb pomieszczenia. Natomiast najciemniejsze przeszklenie wymusza w przeciągu całego grudnia sztuczne oświetlenie całego pomieszczenia. Takie same badania wykonano dla czerwca i tu dla najciemniejszego szklenia odnotowano już przypadki kilku godzin oświetlenia od południa i wschodu. Głębokość strefy wzrasta wraz ze wzrostem przepuszczalności promieniowania, aż do pełnego doświetlenia pomieszczeń światłem dziennym w godzinach 9-15. Dlatego roczne, przewidywane zużycie energii elektrycznej na cele oświetleniowe w zależności od orientacji i przyjętego rozwiązania fasady zawiera się w przedziale od 20 do 5 kWh/m2. Największe zapotrzebowanie przedstawiono dla najciemniejszego szklenia, bez względu na orientację. Następnie zużycie energii maleje wraz ze wzrostem przepuszczalności promieniowania przez przeszklenie. Różnica jest istotna zwłaszcza dla rozwiązań najmniej przepuszczalnych, około 45% [2].

 

Obecnie mamy do dyspozycji narzędzia do symulacji różnych zjawisk, w tym oświetlenia. Metody numeryczne pozwalają na dokładne przewidywanie fizycznego zachowania się budynku na etapie projektowym. Ma to szczególne znaczenie przy projektowaniu budynków o wysokim standardzie użytkowym, z uwzględnieniem ich energooszczędnego charakteru i wyposażonych w zaawansowane systemy sterowania, tzw. „budynków inteligentnych”. Stworzenie realistycznych obrazów komputerowych wymaga poprawnej, z punktu widzenia fizyki, symulacji światła docierającego do obserwatora. W tym celu wprowadza się do komputera dane z opisem jakościowym i ilościowym źródeł światła oraz opis charakterystyki własności optycznych materiałów i obiektów obecnych w obliczanym obrazie. Ważne jest także poprawne odwzorowanie interakcji światła z obiektami (rzucanie cienia, odbicie i załamanie, rozszczepienie i skupienie światła) oraz interakcji światła z otoczeniem (tłumienie i rozproszenie światła w danym ośrodku). W grafice komputerowej wykorzystywana jest praktycznie wyłącznie optyka geometryczna. Optyka falowa i kwantowa są zbyt szczegółowe, więc zjawiska, które mogą być przy ich pomocy wygenerowane są pomijane. W symulacji wykorzystuje się modele oświetlenia, które opisują sposób wyznaczenia barwy obiektu i przestrzennego rozkładu oświetlenia [2].

 

Większość materiałów elewacyjnych przy zastosowaniu w podwójnej fasadzie będzie przezroczystych. W materiałach tych promień trafiający na materiał ulega częściowej absorpcji i odbiciu, a występuje jeszcze załamanie światła. Wraz ze zmianą gęstości ośrodka, dochodzi do zmiany kierunku rozchodzenia światła. Natomiast w materiałach nie przepuszczających światła, promień ulega częściowej absorpcji i odbiciu. Odbicie zależy od gładkości powierzchni. Materiały idealnie gładkie – błyszczące – pozwalają uzyskać kąt odbicia promienia równy kątowi padania. Materiały chropowate i matowe dają odbicie rozproszone lub kierunkowo rozproszone. Powierzchnie takie wydają się być jednakowo jasne ze wszystkich punktów obserwacji.

 

***

 

Nelson Atkins Muzeum Sztuki w Kansas City (USA, 2007 r.)

 

Rozbudowa istniejącego muzeum, zaprojektowana przez Steven Holl Architects, niezwykle umiejętnie łączy przestrzeń ze światłem. Projektowana rozbudowa miała mieć charakter architektury tła dla części istniejącej. Chciano aby była czymś delikatnym i subtelnym uzupełnieniem istniejącej zabudowy, ponieważ istniejąca część budynku jest określana mianem punktu orientacyjnego Kansas. Zaplanowano aby większa część budynku znajdowała się pod ziemią. Nad powierzchnię gruntu wystaje pięć 25-metrowych obiektów umiejscowionych na wschodnim zboczu muzeum, które tworzą ciekawą kompozycję rzeźbiarską. 

 

Zamierzeniem było stworzenie interesujących miejsc, gdzie ludzie będą mogli obcować ze sztuką. W ciągu dnia światło odbija się od łukowej konstrukcji budynku i dociera do dolnych galerii (fot. 4), umiejscowionych na podziemnej kondygnacji. Natomiast nocą nadziemne części budynku rozświetlają Park Rzeźb, w którym są umiejscowione, nawiązując swym wyglądem do lampionów, dzięki zastosowanym półtransparentnym, szklanym panelom. Chciano aby każdy mógł zajrzeć z jednego poziomu na inny – z wewnątrz na zewnątrz. Wewnętrzna powłoka składa się z laminowanego szkła, pomiędzy powłokami zainstalowano elektryczne żaluzje wspomagające kontrolę promieniowania słonecznego i oświetlenie liniowe. Zewnętrzna warstwa zbudowana jest z półprzezroczystego szkła zamocowanego w profilach u-kształtnych, będących systemem aluminiowych ram i stanowiących wyraźny podział na kondygnacje. Na połączeniu elewacji z gruntem zastosowano korytko ściekowe oraz drenaż. Pomiędzy wystającymi częściami budynku i na ich szczytach zaplanowano zielone dachy pokryte trawą, skąd można podziwiać rzeźby i odpoczywać na świeżym powietrzu. Ta integracja krajobrazu i architektury pozwoliła stworzyć budynek, który nie jest dokładnie ani nad ani pod ziemią, ale równocześnie w tych dwóch miejscach. Nowa i stara część muzeum zostały połączone podziemnym systemem korytarzy oraz obszernym basenem [4].

 

 

2015 10 27 1

 

2015 10 27 2

 

2015 10 27 3

Rys. 4. Nelson Atkins Muzeum Sztuki w Kansas City (USA). Obiekt kultury i sztuki [fot.: en.wikipedia.org, princeton.edu, proyecto-detalle]

 

 

***

 

SIEEB – Sino-Italian Ecological and Energy-Efficient Building w Beijing (Chiny, 2006 r.)

 

Budynek sytuowany jest w sercu campusu uniwersytetu Tsinghua w Pekinie (fot. 5), o powierzchni 20 000 m2 i o wysokości liczącej 40 m. Założeniem było zrealizowanie proekologicznej architektury współczesnej. W realizacji fasad wykorzystano między innymi szkło magnetronowe, którego zastosowanie charakteryzuje się redukcją kosztów klimatyzacji, ogrzewania, a także ogranicza przenikanie promieniowania UV, eliminując efekt odbarwienia elementów i przedmiotów usytuowanych wewnątrz. Budynek ma być prototypem budowli o ograniczonym wpływie na środowisko i ma służyć jako punkt odniesienia dla całego sektora budowlanego. SIEEB jest siedzibą chińsko-włoskiego centrum kształcenia i poszukiwań dla ochrony środowiska i zachowania energii. Zleceniodawcą obiektu było Włoskie Ministerstwo Środowiska i Przestrzeni oraz Chińskie Ministerstwo Nauki i Technologii – budynek ma stanowić miejsce współpracy włosko-chińskiej w zakresie energooszczędności i ochrony środowiska. Jest to również obiekt pokazowy do celów ograniczenia emisji CO2

 

 

2015 10 28 1

 

2015 10 28 2

 

2015 10 28 3

 

2015 10 28 4

Rys. 5. SIEEB – Sino-Italian Ecological and Energy-Efficient Building w Beijing (Chiny, 2006 r.). Funkcja: biurowa [fot.: larryspeck.com, flickr.com, agc-glass.eu, closeupengineering.it]

 

 

Budynek charakteryzuje się przezroczystością i dużą lekkością dzięki zastosowanym tarasom. Projektantom udało się otrzymać ten rezultat wykorzystujączłożony system fasad szklanych o pojedynczej lub podwójnej  warstwie – w zależności od wystawy. Północna fasada posiada podwyższone parametry izolacyjności cieplnej, ze względu na główny kierunek zimnych wiatrów w porze zimowej i najmniejszą ilość zysków z promieniowania słonecznego. Bardziej transparentna jest fasada południowa, a poprzez tarasy jest dodatkowo zacieniona. Latem roślinność na tarasach dodatkowo zabezpiecza przed nadmiernym promieniowaniem. Na fasadzie wschodniej i zachodniej zastosowano system podwójnej fasady, który pomaga w kontrolowaniu poziomu nasłonecznienia oraz dostępu światła dziennego do pomieszczeń. Wykorzystano dwa systemy fasad, dla których znaleziono kilka rozwiązań w doborze szkła tak, aby jak najlepiej dopasować dopływ światła i energii. Fasada południowa charakteryzuje się systemem jednowarstwowym wykorzystującym silną przezroczystość oszklenia (LT=66%), ze specjalnie dobranym wymiarem podcieni obłożonych płytami kamiennymi oraz wysuniętymi konstrukcjami z zainstalowanymi panelami fotowoltaicznymi, będącymi charakterystycznymi elementem tego budynku. Na wewnętrznej fasadzie, która nie posiada tarasu, wykorzystano dynamiczny system przezroczystych płytek wykonanych z pyrolitycznego szkła refleksyjnego. Fasady wschodnia i zachodnia charakteryzują się natomiast systemem podwójnej fasady: powłoka wewnętrzna wykonana została ze szkła magnetronowego, natomiast powłoka zewnętrzna składa się z sitodrukowego szkła float [5].

 

***

 

Fasada może zapewniać stałą, dostępność światła dziennego. Może decydować o komforcie wizualnym, zapewniającym kontakt użytkownika z naturalnym środowiskiem zewnętrznym przy jednoczesnym ograniczeniu olśnienia i niekorzystnych zjawisk świetlnych. Światło dzienne posiada szereg zalet ekonomicznych, wpływa korzystnie na człowieka i środowisko, ma też wady dotyczące ilościowej i jakościowe zmienności promieniowania. Jednak warto zainteresować się tą tematyką ze względu na komfort wizualny użytkownika, ekologię i ekonomię użytkowania budynku.

 

 

mgr inż. arch. Katarzyna Szmuryło

 

 

Bibliografia:

[1] Panek A.D.: Holistyczna metoda oddziaływania obiektów budowlanych na środowisko naturalne uwzględniająca zasady rozwoju zrównoważonego, Raport końcowy, nr projektu 8 T07G 004 21, Warszawa, 2005;

[2] Heim D.: Optymalizacja fasad podwójnych pod kątem oszczędności energii i jakości środowiska wewnętrznego, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej – monografia Katedry Procesów Cieplnych i Dyfuzyjnych, Łódź 2013;

[3] Jękot B.P.: W zawijasy. John Lewis Department Store ogromny dom towarowy, Sztuka Architektury 24.05.2011;

[4] Drozdowska M.: Milcząca ikona, Sztuka Architektury;

[5] yourglass.com, Trwała architektura i szkło AGC: Doskonałepołączenie na przykładzie budynku SIEEB w Chinach, 21.04.2008;

[6] wikipedia.pl, hasło: daylighting.

 

 Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji: Świat Szkła 10/2015  
 

 

 

 

01 chik