W ostatnich dziesięcioleciach pojawiło się wiele innowacji w zakresie technologii elewacyjnych. Wynikały one z zastosowania nowych materiałów lub nowych zastosowań znanych materiałów, takich jak klejone struktury ścienne (szklenie strukturalne) w latach 60. i 70.

Z drugiej strony, w latach 90. i później, obserwowaliśmy coraz częstsze wprowadzanie fasad dwu- i wielowarstwowych oraz powrót do innego rozwiązania – wentylacji naturalnej.

Obecnie uważamy, że fasada z zamkniętą szczeliną (Closed-Cavity-Façade CCF) stanowi obiecujący i innowacyjny sposób na rozwój nowych możliwości, zwłaszcza w kontekście budynków wysokościowych.

 Rys. 1. Przegląd systemów fasadowych z podwójną powłoką

Poniższy raport przedstawia przegląd istniejących systemów oraz wskazuje na wyzwania i szanse związane z tym zaawansowanym, nowym systemem fasadowym. Ponadto zostanie przedstawionych kilka projektów referencyjnych z ostatnich lat, zarówno ukończonych, jak i będących w trakcie realizacji. Raport wskazuje drogę do właściwego projektu funkcjonalnego oraz ilustruje najważniejsze kwestie dobrego zarządzania procesem zapewniającym najwyższą jakość realizowanych inwestycji.

1. Technologia fasadowa w zmieniających się czasach
Ciągłe udoskonalanie w ciągu ostatnich 30 lat dostępnych
szyb i ram o wysokich parametrach technicznych
doprowadziło do znacznie większej efektywności
energetycznej. Kolejnym kamieniem milowym
było opracowanie w latach 90. dwupowłokowych
konstrukcji (z tzw. podwójną skórą – Double-Skin-
-Façade), które były stosowane głównie w budynkach
komercyjnych i wysokościowych.

Ponadto decentralizacja systemów HVAC zapewniających
ogrzewanie, wentylację i klimatyzację
(heating, ventilation, air conditioning), np. stropów
chłodzących, płyt betonowych aktywowanych termicznie
i zdecentralizowanych systemów wentylacji,
dała wiele możliwości hybrydowych z naturalną
wentylacją okienną.

Naturalna wentylacja przez okna, z możliwością
ręcznej obsługi – w przeciwieństwie do centralnych
systemów wentylacji mechanicznej z wyłącznie centralnym
systemem sterowania – powinna zapewnić
zarówno lepszy bilans energetyczny, jak i lepszy komfort
użytkownikom. Szczególnie wysokie budynki, które
są narażone na silne wiatry, mają zabezpieczenie
w postaci szyb przeciwsłonecznych montowanych
na całej zewnętrznej ścianie jako druga powłoka lub
przynajmniej dodatkowa tafla szkła (w poszczególnych
kwaterach okiennych) . To zwiększyło użyteczność
fasad i znacznie obniżyło zapotrzebowanie na
chłodzenie obiektu.

Często jednak pojawiały się wątpliwości dotyczące
wyższych nakładów inwestycyjnych oraz wyższych
kosztów konserwacji i czyszczenia związanych z fasadami
dwupowłokowymi/dwuwarstwowymi. Prowadziło
to często do rozwiązań, które nadal były konstruowane
jako jednowarstwowa ściana zewnętrzna
z oknami, zaniedbując coraz bardziej potrzebną
ochronę przeciwsłoneczną spowodowaną nagrzewaniem
się naszej atmosfery.

Idea otwieranych okien w wieżowcu została zrealizowana
w połączeniu z tańszą fasadą jednopowłokową,
dzięki nowo opracowanemu rozwiązaniu
– „parallelausstellflügel” (skrzydło przesuwne równolegle),
napędzanemu silnikiem. Umożliwiło to stworzenie
dynamicznej osłony przeciwwiatrowej (deflektora
wiatru), która po precyzyjnym ustawieniu zapewnia
stały dopływ świeżego powietrza niezależnie od
wpływu wiatru.

Budynki takie, jak Main Tower we Frankfurcie pokazują,
że pomysł ten był nawet wykorzystywany
w dużych projektach inwestycyjnych. Jednym z ostatnich,
najbardziej znanych przykładów tego typu budynków
z jednowarstwową fasadą i otwieranymi
oknami był z pewnością zaproponowany przez firmę
Drees & Sommer Fassadentechnik projekt odnowienia
bliźniaczych wież Deutsche Bank we Frankfurcie.

Technologia fasad jednopowłokowych ma jednak
ciągle istotne wady: dość ciemne przeszklenia
chroniące przed słońcem i – w porównaniu z fasadą
dwupowłokową – znacznie wyższy pobór energii
elektrycznej na sztuczne oświetlenie – wynikające
z mniejszej ilości światła dziennego docierającego do
wnętrz pomieszczeń w budynku.

Wciąż jednak brakowało rozwiązania dla wyjątkowo
wymagających przegród zewnętrznych budynków
o najlepszych właściwościach izolacyjnych
i przeciwsłonecznych. Wiąże się to z chęcią nadania
nowego wyglądu zabytkom o dużej wartości rozpoznawczej.
Pytamy więc: czy fasada typu „podwójna
skóra” to nie idealne, ale najlepsze ze wszystkich znanych
do tej pory rozwiązań?

2. Od fasady dwupowłokowej do fasady z zamkniętą szczeliną
Odnotowano wiele pozytywnych przykładów budynków
z podwójną fasadą (Double-Skin-Façade).
W przypadku otwartego konkursu na wykonanie konstrukcji
takiej fasady, ceny były często bardziej umiarkowane
niż oczekiwano. Na przełomie tysiącleci ukazały
się też fachowe publikacje na temat optymalizacji
inżynierii elewacji i wentylacji.

Niemniej jednak są też przykłady takich obiektów,
które mają ograniczoną funkcjonalność, gdyż
występuje tam zjawisko nadmiernego nagrzewania
się lub mieszania się powietrza wywiewanego z nawiewanym.
Takie usterki pojawiają się zwłaszcza wtedy,
gdy otwory na zewnątrz lub odległości między
powłoką/warstwą wewnętrzną i zewnętrzną są zbyt
mocno zmniejszone.

Dlatego też wszystkie projekty fasad dwupowłokowych
(Double-Skin-Façade) firmy Drees & Sommer
zostały opracowane od podstaw z jasnym przesłaniem
dla właściciela: nieuniknione nadmiernie podwyższone
temperatury w korytarzu fasadowym (przestrzeni
między dwiema powłokami w fasadzie – służącej
do komunikacji, wentylacji itp.) wymagają zapewnienia
minimalnej wentylacji mechanicznej pomieszczeń
sąsiadujących z fasadą typu podwójna skóra.
Poprawę tej sytuacji można osiągnąć, jeśli zaprojektuje
się fasadę z należytą starannością, zapewniając
wydajny przepływ powietrza przez korytarz elewacji,
aby utrzymać nadwyżki temperatury na jak
najniższym poziomie.

Dobrze zaprojektowane korytarze fasadowe wykazują
typowe nagrzewanie się powietrza wylotowego
o 4-6°C przy pełnym nasłonecznieniu i aktywnej
rolecie przeciwsłonecznej w korytarzu. Niezbyt
dobrze zaprojektowane korytarze fasadowe często
wykazują w tych samych warunkach przyrost temperatury
nawet o 10-15°C. Będzie to miało znaczący
wpływ na użyteczność naturalnej wentylacji pomieszczeń
znajdujących się za ścianą.

Zależy to jednak od geometrii i ekspozycji korytarza
oraz od kształtu i wielkości otworów wentylacyjnych
i wymaga konsultacji z ekspertem w dziedzinie
aerodynamiki. Dlatego też często przytaczana informacja
o dobrej efektywności energetycznej fasad
dwupowłokowych jest prawdziwa tylko w przypadku
dobrego zaprojektowania ich wentylacji.
Do najbardziej znanych przykładów projektów realizowanych
w Niemczech należy Post Tower w Bonn,
stanowiący doskonały przykład wykorzystania natu-

 Valentin Balog

Artykuł został oparty na wykładzie zaprezentowanym na Konferencji GLASS PERFORMANCE DAYS 2019, która odbyła się w dniach 26-28 czerwca 2019 r. w Tampere w Finlandii