Rośnie popularność tzw. aktywnych systemów słonecznych w Polsce, co skłania do omówienia ich aspektu estetycznego w architekturze. Dotyczy to i systemów kolektorów słonecznych służących do pozyskiwania ciepła, i instalacji fotowoltaicznych przystosowanych do przemiany energii słonecznej na energię elektryczną.

Ich odmienność technologiczna tylko częściowo przekłada się na zagadnienia estetyczne, co umożliwia przeprowadzenie wspólnej analizy.

 

Aspekt estetyczny stosowania aktywnych systemów słonecznych – ASS – wciąż pozostaje w naszym kraju niedoceniany. Postrzega się go jako wynikową przesłanek energetycznych, funkcjonalno-użytkowych czy konstrukcyjno-budowlanych.

Tymczasem zewnętrzne elementy systemów aktywnych, zwłaszcza kolektory słoneczne i różnorakie formy modułów PV mogą mieć decydujące znaczenie dla wizerunku budynku, co stanowi o istocie architektury jako takiej. Zadaniem architekta jest wskazanie roli aktywnych systemów słonecznych w budynku jako elementów jego funkcji estetycznej. Jest to zadaniem trudnym, bo cechy te nie podlegają ścisłym regułom i mogą być odbierane subiektywnie.

Dla analizy funkcji estetycznej dzieł sztuki i innych przedmiotów, w tym także obiektów architektonicznych, pomocne jest równanie Cohena i Christiansena.  Dotyczy ono badania odbioru informacji w tych działach zawartej.

 

Uwzględnia ono trzy składowe:
- informację selektywną – ma ona charakter ilościowy i wymierny; może dotyczyć wyczuwania wymiarów, odbioru skali budynku, czy odczytywania powiązań funkcjonalnych między jego strefami;
- informację semantyczną – jest ona częściowo wymierna i opiera się na odbiorze pewnych znaków i przetwarzaniu ich na informacje;
- informację inwencyjną – całkowicie niewymierną, odbieraną poprzez myśli, odczucia i doświadczenie człowieka; tworzona jest ona przez symbole o dużym bogactwie znaczeń.

 

Fot. 1. Instalacja PV na południowo-zachodniej fasadzie domu studenckiego w Lozannie stanowi środek wyrazu architektonicznego, a jednocześnie zasila stałoprądową sieć trolejbusową [fot. Eric de Lainsecq, Schweizerische Vereinigung für Sonnenenergie SSES]

 

Należy podkreślić, że podział ten stanowi pewne uproszczenie. W rzeczywistości, elementy funkcji estetycznej zazębiają się i jednoznaczne wytyczenie granicy pomiędzy nimi jest trudne.

Niemniej, dla potrzeb analizy relacji pomiędzy systemami aktywnymi a funkcją estetyczną budynku, można przyporządkować informacje zawarte w dziele architektonicznym do trzech grup:
- geometrii architektury, jako cechy estetycznej budynku o charakterze obiektywnym (cechy oddziałującej na odbiorcę przez informację selektywną); tendencję do geometryzacji uznaje się za naturalną dla człowieka skłonność wynikającą z jego psychiki; geometria architektury stanowi podstawę wymiernego, a więc obiektywnego składnika odbioru dzieła architektonicznego;
- znaczeń semiotycznych budynku (częściowo subiektywnej cechy funkcji estetycznej budynku, oddziałującej na odbiorcę poprzez informację semantyczną);
- ekspresji architektonicznej budynku (cechy subiektywnej, oddziałującej na widza poprzez informację inwencyjną).

 

Ze względu na obszerność problematyki wzajemnego oddziaływania aktywnych systemów słonecznych i funkcji estetycznej budynku w tym artykule odnosimy się do relacji dotyczącej geometrii architektury, zdefiniowanej przez: formę przestrzenną budynku, postać przestrzenną elewacji oraz jej kompozycję płaską.

 

Forma przestrzenna budynku
Jako wpływ ASS na formę przestrzenną budynku należy interpretować działania, polegające na nachylaniu ścian zewnętrznych oraz dachów w celu uzyskania optymalnych warunków nasłonecznienia ich powierzchni, na której mają znaleźć się kolektory słoneczne lub moduły fotowoltaiczne. Nachylenie tych ścian oraz dachów wpływa na charakterystykę przestrzenną budynku.

 

Wpływ ASS może mieć też charakter bezpośredni. Wywierają go zespoły kolektorów słonecznych lub modułów PV, które tworzą bryłę lub układy brył, oddziałując na formę przestrzenną budynku poprzez zmianę geometrii jego płaszczyzn elewacyjnych lub dachowych. Przykład stanowią przestrzenne zespoły kolektorów słonecznych lub modułów PV, których zastosowanie sprawia, że dachy płaskie lub lekko skośne zyskują geometrię dachów pilastych.

 

W niektórych budynkach z systemami aktywnymi występuje zintegrowanie kolektorów słonecznych lub modułów PV z płaszczyzna zewnętrzną budynku w sposób, który wskazuje, że ich aplikacja została podyktowana względami estetycznymi. Chodzi o to, by elementy te stanowiły integralny składnik architektury budynku i nie powodowały wrażenia oderwania od jego bryły. Kolektory słoneczne i moduły PV zostają w tym momencie podporządkowane formie przestrzennej budynku.

 

Z punktu widzenia efektywności energetycznej, ich integracja jest najbardziej racjonalna w przypadku pochyłych, nasłonecznionych płaszczyzn zewnętrznych oraz dachów płaskich. Zintegrowanie kolektorów słonecznych lub modułów PV z płaszczyznami pionowymi jest w tym aspekcie znacznie mniej korzystne. Z kolei, z punktu widzenia funkcji estetycznej budynku, integracja właśnie z tymi płaszczyznami ma największe znaczenie, gdyż tak zastosowane kolektory słoneczne lub moduły PV podlegają najsilniejszej percepcji wzrokowej.

 

Przykład stanowi biurowiec firmy WAT GmbH w Karlsruhe (arch. G. Leonhard), w którym ze względów estetycznych powietrzne kolektory słoneczne zastosowano w pasie podokiennym pionowej ściany, co jednocześnie negatywne wpłynęło na wydajność pracy kolektorów.

 

 

Fot. 2. Ścienne, powietrzne kolektory słoneczne zastosowane w pasie podokiennym południowej elewacji biurowca WAT GmBH w Karlsruhe [fot. Janusz Marchwiński]

 

Fot. 3. Biurowiec WAT GmBH z cieczowymi kolektorami słonecznymi w roli zwieńczenia południowej elewacji. Poniżej widoczne ścienne kolektory słoneczne częściowo zacienione stelażem konstrukcyjnym zwieńczenia [fot. Janusz Marchwiński]

 

Postać przestrzenna elewacji
Wpływ na postać przestrzenną elewacji wywierają zewnętrzne elementy systemów aktywnych, które pozostają w pewnym oddaleniu od płaszczyzny elewacyjnej, tworząc jej trzeci wymiar. Ma to związek głównie z zastosowaniem zespołu modułów PV, które stanowią płaszczyznę pierwszoplanową, podczas gdy ściana zewnętrzna, do której są przytwierdzone, staje się płaszczyzną na drugim planie.

 

Dzieje się tak wówczas, gdy moduły PV tworzą zewnętrzną powłokę w elewacji dwupowłokowej lub też występują w roli osłon przeciwsłonecznych. W drugim przypadku osadzone są na ruszcie konstrukcyjnym, jako rodzaj ażurowej kurtyny, która wysunięta jest przed ścianę zewnętrzną budynku.

 

Sytuację taką obrazuje budynek biurowo-laboratoryjny ECN 31 w Petten w Holandii (arch. BEAR Architecten), w którym w ramach modernizacji (obiekt z 1963 r.), ścianę południową wyposażono w system modułów PV w formie lameli zewnętrznych (2000 r.).

 

Moduły PV osadzono na stalowym ruszcie konstrukcyjnym, który odsunięto od lica ściany o 0,8 m. Gęste rytmy modułów PV wraz z konstrukcją tworzą pierwszy plan, a południowa ściana – tło. W ten sposób płaska przed modernizacją elewacja południowa zyskała cechy trójwymiarowe.

 

Kompozycja elewacji
Na kompozycję elewacji budynku wpływ wywierają elementy ASS, które znajdują się w jej obrębie. Można to zanalizować w oparciu o zagadnienia kompozycyjne takie jak: podziały elewacyjne, kierunkowość podziałów, zakończenia elewacji i czytelność skali człowieka.

Wpływ kolektorów słonecznych i modułów PV na podziały elewacyjne wynika z ich modularnej natury; są one na ogół grupowane w zespoły, rzadko występując pojedynczo.

 

W budynkach, w których zastosowano kolektory słoneczne, bądź moduły PV w obrębie elewacji, podziały elewacyjne są kreowane przez m.in.:
- krawędzie styczne sąsiadujących ze sobą kolektorów słonecznych lub modułów PV, które tworzą na ogół siatkę linii poziomych i pionowych na elewacji;
- układy pasmowe kolektorów słonecznych lub modułów PV (np. tworzących pas podokienny);
- układ rur w kolektorach z rurami próżniowymi;
- zespoły modułów PV w formie lameli zewnętrznych (kolektory słoneczne w tej formie występują rzadko).

 

Zastosowanie ASS w obrębie elewacji, wpływając na podziały elewacyjne, może decydować także o ich kierunkowości (ukierunkowanie poziome lub pionowe).

 

Fot. 4. Kompozycja płaska elewacji z wykorzystaniem cienkowarstwowych
modułów fotowoltaicznych [fot.
www.thyssen-solartec.com]

 

W innych przypadkach dochodzi do zacierania dominującego kierunku podziałów elewacyjnych, gdy np. moduły PV pokrywają całą lub znaczną powierzchnię elewacji, a ich krawędzie są słabo widoczne lub nie zostały zaakcentowane w wybranym kierunku. Powstaje siatka linii formalnie równorzędnych, tworząca neutralne (nieukierunkowane) podziały, które prowadzą często do tzw. efektu hipnotycznego, wywołanego percepcją nużącego, nieciekawego obrazu. Brak ukierunkowania jest tym silniejszy, im bardziej kształt modułów PV zbliżony jest do kwadratu.

 

Zespoły ASS w układzie pasmowym, które tworzą skrajne pasy elewacyjne, nadają się z kolei do zaakcentowania krawędzi elewacyjnych. Zakończenia elewacyjne odnoszące się do krawędzi górnej mogą być akcentowane również przez kolektory słoneczne lub moduły PV, które zwieńczają budynek, np. jako elementy osadzone na konstrukcji wspornikowej tworzące formę gzymsu.

 

Zwieńczenie takie stanowią np. wodne kolektory słoneczne we wspomnianym już biurowcu firmy WAT GmbH. Kolektory słoneczne, podobnie jak moduły PV, są elementami o zróżnicowanych wymiarach. Z tego powodu ich zastosowanie w obrębie elewacji, przy jednoczesnym braku elementów informujących o skali budynku (np. otworów okiennych, komunikacyjnych), utrudnia właściwe odczytanie wielkości budynku i zamazuje czytelność skali człowieka.

 

Efekt ten mogą powodować moduły PV w formie lameli zewnętrznych, których gęste rytmy obejmują całą lub znaczną powierzchnię elewacji, albo też rurowe kolektory słoneczne, w których układ rur próżniowych powoduje na elewacji podziały anonimowe, tj. nieczytelne w sensie zrozumienia wielkości elementu budowlanego. Trzeba jednak dodać, że gęste, rytmiczne podziały elewacyjne chętnie stosuje się do potęgowania ekspresji architektonicznej budynku.

 

Omawiany efekt może mieć również miejsce wówczas, gdy moduły PV w roli osłon szklanych lub ściennych elementów okładzinowych zajmują całą lub znaczną powierzchnię elewacji, tworząc podziały elewacyjne, które zamazują skalujące elementy budynku (np. podziały kondygnacyjne, balustrady, klatki schodowe itp.).

 

Zacieranie czytelności skali ludzkiej w tym przypadku wynika również z faktu, iż moduły te nie umożliwiają kontaktu wzrokowego z wnętrzem budynku. W przeciwieństwie do przejrzystych osłon szklanych, ściany zbudowane z modułów PV stanowią barierę dla odbioru wzrokowego elementów wnętrza budynku, pozwalających na trafne odczytanie skali człowieka.

 

Obserwuje się również skutki odwrotne, polegające na tym, że kolektory słoneczne lub moduły PV służą akcentowaniu elementów skalujących budynek. Przykład stanowi zastosowanie kolektorów słonecznych lub modułów PV, jako elewacyjnych elementów okładzinowych, gdy elementy te tworzą poziome pasy podokienne. Poziomy układ pasmowy podkreśla przebieg stropów budynku, które z kolei informują o wielkości budynku, wskazując na liczbę jego kondygnacji. Skala człowieka zostaje w ten sposób wydobyta.

 

W budynkach, w których ASS mają zajmować znaczną powierzchnię elewacji, ich zastosowanie może podlegać pewnym wpływom dyktowanym względami nie tylko użytkowymi, ale i estetycznymi. Można mówić wówczas o oddziaływaniu zwrotnym funkcji estetycznej na zastosowanie elementów systemów słonecznych, a ogólnie rzecz ujmując o wpływie zagadnień estetycznych na aspekty energetyczne. Wpływ funkcji estetycznej dotyczy w tym przypadku kompozycji elewacji.

 

W budynku Doxford Solar Office w Sunderland w Anglii (arch. Studio E Architects) moduły PV w roli osłon szklanych zajmują znaczną powierzchnię elewacji południowej, tworząc tzw. fasadę fotowoltaiczną. Elementy te, pokrywając całą fasadę, tworzyłyby neutralne i słabo widoczne podziały elewacyjne, pozbawiając ją dominującego kierunku podziałów oraz zacierając czytelność skali człowieka.

 

Efekt ten zostaje wyeliminowany przez wprowadzenie pasmowego układu okien, które poza oczywistą funkcją użytkową, związaną z doświetleniem przestrzeni wewnętrznej, stanowią istotny element funkcji estetycznej budynku. Pasy okienne wprowadzają kierunkowość podziałów elewacyjnych, a także odwzorowują liczbę kondygnacji, co korzystnie wpływa na zrozumienie wielkości budynku (fot. 5).

 

 

Fot. 5. Fasada fotowoltaiczna biurowca Doxford Solar Office z widocznymi pasami okiennymi jako elementami funkcji estetycznej [fot. Studio E Architects, Dennis Gilbert]

 

 

Reasumując, wprowadzenie pasów okiennych w obrębie fasady fotowoltaicznej jest w pełni uzasadnione nie tylko w aspekcie użytkowym (doświetlenie wnętrza), ale i estetycznym, mimo że z punktu widzenia energetycznego (maksymalizacja liczby modułów, a przez to mocy łącznej systemu PV) niewątpliwie korzystniejsze byłoby pokrycie fasady w całości modułami PV.

 

 

Fot. 6. Dom mieszkalny w Gams, Szwajcaria. Kolektory słoneczne i moduły PV w roli bocznego „zamknięcia” elewacji [fot. Heizplan AG, Schweizerische Vereinigung für Sonnenenergie SSES]

 

Należy stwierdzić, że istnieje system interakcji pomiędzy aktywnymi systemami słonecznymi a architekturą budynku, dotyczący funkcji estetycznej.

 

Decyzja o zastosowaniu elementów systemów słonecznych, zwłaszcza elementów zewnętrznych, takich jak kolektory słoneczne (cieplne) i moduły PV, wymaga od projektanta zarówno:
- analizy efektu zastosowania tych elementów w kontekście szeroko rozumianej
funkcji estetycznej architektury budynku;
- uwzględnienia wymogów (np. ograniczeń) wynikających z przesłanek architektoniczno-estetycznych.

 

Janusz Marchwiński

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym

 

patrz też:

- Szklane fasady fotowoltaiczne – energooszczędność i komfort Cz. 2 ,  Magdalena Muszyńska-Łanowy , Świat Szkła 1/2011

 

- Aktywne systemy słoneczne , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 12/2010

 

- Szklane fasady fotowoltaiczne - energooszczędność i komfort Część 1 , Magdalena Muszyńska-Łanowy, Świat Szkła 11/2010

 

- Czarne fasady - fotowoltaiczne okładziny CIS, Magdalena Muszyńska-Łanowy, Świat Szkła 7-8/2010

 

- Szkło fotowoltaiczne, Magdalena Muszyńska-Łanowy, Świat Szkła 6/2010

 

- BiPV - fotowoltaika zintegrowana z budynkiem , Magdalena Muszyńska-Łanowy, Świat Szkła 5/2010

 

- Arkada słoneczna budynku „Solar Fabrik” we Freiburgu , Janusz Marchwiński,  Świat Szkła 5/2007

 

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


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

 

-  Kolektory słoneczne w architekturze budynków niemieszkalnych , Janusz  Marchwiński , Świat Szkła 1/2005

 

 

więcej informacji: Świat Szkła 12/2010

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

  • Logo - alu
  • Logo aw
  • Logo - fenzi
  • Logo - glass serwis
  • Logo - lisec
  • Logo - mc diam
  • Logo - polflam
  • Logo - saint gobain
  • Logo termo
  • Logo - swiss
  • Logo - guardian
  • Logo - forel
  • vitrintec wall solutions logo

Copyright © Świat Szkła - Wszelkie prawa zastrzeżone.