Transparentne budynki zachwycające przechodniów, muszą jednocześnie spełniać wysokie wymagania w zakresie izolacji od warunków środowiskowych oraz komfortu przyszłych użytkowników. Firmy produkujące systemy fasad aluminiowych starają się sprostać wyzwaniom i pogodzić oczekiwania wielu stron.

Charakterystyka wybranych systemów

System ściany osłonowej z oknem zintegrowanym

Konstrukcja tego systemu zapewnia, że choć okno otwierane jest do środka, to w widoku zewnętrznym nie różni się od sąsiedniej kwatery o stałym szkleniu. Od wewnątrz natomiast uzyskujemy efekt licowania słupów i rygli. Okno to jest zwykle szklone strukturalnie, do profili skrzydła klejona jest szyba bez tzw. „stepu”.

System ze szkłem mocowanym mechanicznie (ukryte mocowanie)

Wariant nazywany Structural Clamping umożliwia wykonanie całkowicie przeszklonej elewacji bez widocznych elementów aluminiowych (od zewnątrz).

Konstrukcja jest oparta na tradycyjnym systemie ściany słupowo-ryglowej, jej wygląd jednak zbliżony jest do ściany strukturalnej. Od zewnątrz uzyskujemy jednolitą gładką powierzchnię szkła podzieloną strukturą pionowych i poziomych linii o szerokości ok. 20 mm. Wypełnienia mocowane są mechanicznie. W pakietach szklanych wyprofilowane są specjalne kieszenie i rynny, w które trafiają płytki montażowe.

Za ich pomocą wypełnienia mocowane są do szkieletu ściany osłonowej. Dla zachowania bardzo dobrych parametrów fizycznych i cieplnych fasady szczeliny pomiędzy wypełnieniami uszczelnione są sznurem izolacyjnym oraz specjalnym silikonem pogodowym lub uszczelką z EPDM. Gwarantuje to pełną szczelność oraz doskonałą izolacyjność cieplną fasady.

System ze zintegrowanymi profilami dociskowymi
Zapewnia wygląd fasady strukturalnej i maksymalną przejrzystość z zachowaniem kosztów na niskim poziomie. Technika szklenia wykorzystująca płaski profil dociskowy „wtopiony w płaszczyznę” szkła sprawia, że montaż jest prosty i szybki jak przy zwykłej fasadzie słupowo-ryglowej. Jest to system szklenia „na sucho” i nie wymaga homologacji udzielanej przez producenta silikonu konstrukcyjnego ani specjalnej zewnętrznej kontroli jakości niezbędnych przy systemie klejenia strukturalnego.

System ze zintegrowanymi prowadnicami do żaluzji zewnętrznych
Ochrona przeciwsłoneczna wpływa korzystnie na komfort użytkowania pomieszczeń przy zapewnieniu redukcji kosztów klimatyzacji, dzięki montażowi osłon przeciwsłonecznych zintegrowanych z fasadą wpływa na poprawę efektywności energetycznej budynku.
Prowadnice żaluzji zewnętrznych do ochrony przeciwsłonecznej są zintegrowane z zewnętrznymi, specjalnymi listwami maskującymi. Nie są w tym systemie konieczne dodatkowe wiercenia na śruby montażowe czy obróbka profili na placu budowy, co zapewnia niezawodną i spójną produkcję i prosty montaż. Zintegrowana ochrona przeciwsłoneczna umożliwia zharmonizowanie estetyczne prowadnic żaluzji z wyglądem fasady. Żaluzje mogą być stosowane przy stosunkowo dużej prędkości wiatru (do 25 m /s).

System ze zredukowanymi profilami zewnętrznymi.
Dla architektów i inwestorów poszukujących nowych rozwiązań dla swoich obiektów stworzony został system ścian osłonowych ze zredukowanymi profilami zewnętrznymi.

Konstrukcja szkieletu bazuje na profilach systemu słupowo-ryglowego z profilami szkieletowymi o szerokości 50 mm i różnej głębokości. Od zewnątrz, dzięki zastosowaniu listew oszklenia o szerokości 32 mm, otrzymujemy cienką linię podziałową oraz stosunkowo płaską powierzchnię fasady.

Cechą charakterystyczną jest zastosowanie wąskich listew dociskowych, dzięki którym uzyskujemy wizualny efekt podobny do szklenia strukturalnego przy zachowaniu właściwości i poziomu kosztów fasady słupowo-ryglowej. System ten pozwala na łączenie różnego rodzaju profili maskujących. Dzięki zastosowaniu odpowiedniej kombinacji profili można uzyskać efekt „poziomej linii”.

Ściana osłonowa odwrócona.
Konstrukcja fasady stanowi system słupowo-ryglowy odwrócony, tzn. nośne profile aluminiowe (słupy i rygiel) umieszczone są na zewnątrz, natomiast od strony wewnętrznej pomieszczenia widoczna jest gładka powierzchnia szkła, wykonywana w technologii szklenia strukturalnego.
W systemie tym przewidziano dwa rodzaje położenia elewacji: pionowe lub o kącie nachylenia konstrukcji od pionu 10° na zewnątrz.

System ze szkłem mocowanym strukturalnie
System ten charakteryzuje się szczególną estetyką i lekkością konstrukcji. Z zewnątrz nie widzimy żadnych profili aluminiowych. W systemie tym zastosowano szklenie strukturalne - szyby klejone za pomocą silikonu konstrukcyjnego do podkonstrukcji, która jest mocowana mechanicznie do konstrukcji wsporczej.

Klejenie odbywa się w procesie fabrycznym, pod ścisłą kontrolą, co daje gwarancję prawidłowości połączenia. W częściach przeziernych stosuje się najczęściej szyby zespolone jednokomorowe, stopniowane, tafla zewnętrzna o grubościach 6-8 mm, bezpieczna hartowana lub wzmacniana termicznie, zalecane oszklenie refleksyjne. W częściach ocieplonych stosuje się szyby pojedyncze o grubościach 6-8 mm hartowane lub wzmacniane termicznie, zalecane refleksyjne. W wielu systemach zastosowano podparcie mechaniczne dolnej krawędzi szyby wewnętrznej, jak i zewnętrznej.

Największą zaletą systemu jest wygląd zewnętrzny fasady, w którym możemy uzyskać całkowicie szklaną elewację podzieloną strukturą pionowych i poziomych linii o szerokości 16 mm. Widoczna szerokość profili od strony pomieszczenia może wynosić tylko 85 mm. Odstępy między wypełnieniem szklanym i widoczna szerokość profili mogą być równe w zależności od dostawcy systemu.

W systemie tym najczęściej wykonywane są kwatery stałe lub odchylane na zewnątrz (stosowanie okien odchylnych nie zmienia wyglądu elewacji).

W razie konieczności, w systemach można zastosować dodatkowe elementy mechaniczne zabezpieczające szyby przed wypadnięciem - zabezpieczenia montowane w sposób ciągły (listwy) lub punktowy (tzw. rozetki).

System z cienkimi listwami aluminiowymi zabezpieczającymi oszklenie od zewnątrz określany jest jako „semistrukturalny”.

Rozwiązanie ze szkłem mocowanym tylko strukturalnie lub z dodatkowymi aluminiowymi listwami zewnętrznymi dostępne jest również w systemie fasady elementowej.

Fasada okienna, ciepło-zimna
System ten stosuje się do wykonywania elewacji o żelbetowych lub murowanych ścianach z otworami okiennymi. W fasadzie tego typu występują dwa rodzaje pól, tzw.: „zimne” i „ciepłe”. Pola „ciepłe” stanowią izolowane termicznie okna, montowane przed licem fasady w otworach okiennych. Pola „zimne”, natomiast, to wykonane z nieizolowanych termicznie kształtowników i szyb pojedynczych pasy międzyokienne chroniące konstrukcje i izolację termiczną (np. wełnę mineralną) przed wpływami atmosferycznymi.

Stosowanie tego systemu znacznie skraca czas budowy ze względu na możliwość „zamykania” otworów okiennych przed wykonaniem pasów międzyokiennych i zewnętrznej powłoki fasady. System fasady okiennej spełnia wymagania estetyczne stawiane przez architektów i inwestorów tego typu fasadom, tzn. nie jest widoczna różnica w wyglądzie, patrząc od zewnątrz, pomiędzy polami „ciepłymi” i „zimnymi” oraz elementami stałymi i otwieranymi.

Pasy widocznych kształtowników aluminiowych w widoku od strony zewnętrznej zabudowy są wąskie, dzięki czemu konstrukcja stwarza wrażenie smukłej i lekkiej. Skrzydła okien zwykle pochodzą z systemu okien z ukrytym skrzydłem.

Profile systemu charakteryzują się bardzo niską wartością współczynnika przenikania ciepła Uf dzięki zastosowaniu specjalnych przekładek termicznych i uszczelek. Ma to duże znaczenie w dobie rosnących wymagań w zakresie gospodarowania energią i ochrony środowiska. W systemie stosowane są zwykle profilowane przekładki termiczne w kształcie litery omega, z poliamidu wzmocnionego włóknem szklanym. Taki kształt przekładek zwiększa sztywność profili w stosunku do przekładek płaskich oraz ułatwia odwodnienie kształtowników.

Uszczelka centralna wykonana jest najczęściej z dwukomponentowego kauczuku syntetycznego EPDM: litego i komórkowego, który charakteryzuje się bardzo dobrą izolacyjnością termiczną. Pozostałe uszczelki wykonane są z litego EPDM. W przestrzeni między szybą, a ramą okna montuje się zwykle dodatkowo izolująco-uszczelniający sznur z polietylenu.

Połączenia rygli w polach „zimnych” wykonuje się przykręcając do ościeżnicy okna lub rygla łączniki, umieszczone suwliwie w łączonym ryglu. Szyby lub inne wypełnienia montowane są za pomocą listew i uszczelek przyszybowych.

W części przeziernej wypełnienia montowane są od strony wewnętrznej, dzięki czemu możliwe jest zaszklenie różnych grubości szyb. System pozwala na stosowanie zestawów szybowych grubości od 18 do 54 mm w skrzydłach okien oraz od 9 do 45 mm w oknach stałych. Pola „zimne” można szklić szybami hartowanymi o grubości od 6 do 10 mm.

Izolacyjność termiczna, izolacyjność akustyczna
Systemy lekkich ścian osłonowych posiadają bardzo dobre współczynniki przenikania ciepła, klasyfikujące je w grupie materiałowej 1.0 lub 2.1 wg DIN 4108 (grupa materiałowa 2.1 to przedział 2.0÷2.8 W/m2K, grupa materiałowa 1.0 to współczynnik mniejszy niż 2.0 W/m2K)

Właściwą izolacyjność cieplną i akustyczną osiągnięto w systemach podstawowych najczęściej dzięki zastosowaniu przekładki termicznej, wykonanej z poliamidu PA6 lub twardego PVC (HPVC) – między kształtownikami wewnętrznymi a profilami zewnętrznymi oraz profilowanym uszczelkom przyszybowym z kauczuku akrylonitrylowego (EPDM). Pozwala to na uzyskanie odpowiedniej klasy izolacyjności cieplnej dla części przezroczystej wg DIN 4108 RMG 2.1.

W ofercie systemodawców znajdują się również wersje ścian osłonowych oznaczone HI (High Isulation), w której wartości współczynnika przenikania ciepła przez ramę Uf, w zależności od grubości wypełnienia, mieszczą się w zakresie 0,81-1,27 W/m2K

Podwyższoną izolacyjność termiczną konstrukcji uzyskuje się czasami dzięki wymianie ciągłego izolatora termicznego HPVC (Hard Polyvinyl Chloride) na izolator PE (polietylen), charakteryzujący się niskim współczynnikiem przewodzenia ciepła lambda i bardzo dobrymi parametrami izolacyjnymi oraz dzięki podniesieniu wysokości uszczelnienia w stosunku do standardowej wersji fasady. Fasada HI umożliwia zastosowanie szklenia termoizolacyjnego dwukomorowego z trzema taflami szkła. Łączna grubość zestawu szybowego mieści się w zakresie 26-44 mm.

Dostępne są również fasady spełniające wymagania stawiane dla budownictwa pasywnego.

Osiągane wyniki izolacyjności akustycznej dla części przeziernej do Rw(C;Ctr) = 43(-2,-7) dB a dla pasa podokiennego Rw (C;Ctr) = 56(-3,-9) dB, umożliwiają wykorzystanie fasad w miejscach narażonych na duże natężenie hałasu, np. w ruchliwych punktach w miastach, na lotniskach itp.

Antywłamaniowość, kuloodporność, odporność na detonację

System „kuloodporny”
Poprzez niewielkie dodatki do podstawowego systemu fasady słupowo-ryglowe mogą być realizowane jako fasady o podwyższonej odporności na ostrzał – osiągnięto klasę odporności FB4 wg normy EN 1522. W takiej fasadzie montowane są również elementy otwierane, jak okna i drzwi, z podwyższoną odpornością na ostrzał (dostępne w tej samej klasie odporności) oraz szkło o odpowiedniej klasie odporności zgodnej z PN EN 1063.

System „antywłamaniowy”
Podobnie, dzięki niewielkim dodatkom do podstawowego systemu, które nie zakłócają wyglądu estetycznego elewacji, fasady słupowo-ryglowe mogą być realizowane jako przegrody o zwiększonej odporności na włamanie, w wymaganych klasach odporności WK1, WK2 lub WK3 zgodnie z PN ENV 1627.

Ponieważ wizualnie system „antywłamaniowej” fasady jest identyczny ze zwykłą fasadą słupowo-ryglową, systemy te mogą być łączone na jednej elewacji.

W takiej fasadzie montowane są również elementy otwierane: okna i drzwi z podwyższoną odpornością na włamanie (dostępne w tej samej klasie odporności) oraz szkło o odpowiedniej klasie odporności zgodnej z PN EN 356.

Ochrona przeciwpożarowa
W celu uzyskania odporności ogniowej kształtowników aluminiowych, słupy i rygle zostały wyposażone w specjalne wkłady ognioochronne. Wkład ognioochronny składa się, z kształtownika aluminiowego o odpowiednim kształcie, pełniącego rolę wzmocnienia osłoniętego płytami z materiałów ognioochronnych.

Tak zaprojektowana konstrukcja pozwoliła zastosować w systemie standardowe kształtowniki słupów i rygli, wykorzystywane w typowych systemach ścian osłonowych, co znacznie podniosło ekonomiczność całej konstrukcji. Dodatkowo we wrębach przyszybowych słupów i rygli zastosowana została specjalna taśma pęczniejąca.

Natomiast w standardowych systemach fasadowych stosuje się pasy nadprożowo-podokienne fasady, które dzięki warstwowej budowie z zastosowaniem niepalnych materiałów, takich jak wełna mineralna i płyty gipsowo-kartonowe, mogą uzyskać klasyfikację ogniową, w zależności od budowy, EI30 i EI60.

Profile słupowe i ryglowe
Szeroka gama profili słupowo-ryglowych, zróżnicowanych pod względem wielkości i kształtu, pozwala na optymalny ich dobór w zależności od wymagań statyki oraz umożliwia swobodne kształtowanie wewnętrznego wyglądu ściany osłonowej. Asortyment obejmuje profile słupowo-ryglowe, dylatacyjne i narożne.

Istnieje możliwość opracowania profili dostosowanych do konkretnego obiektu, spełniających wymagania projektanta i inwestora w zakresie kształtu, wymiarów oraz właściwości. Duża liczba słupów i rygli dostępnych w systemie gwarantuje optymalne zużycie aluminium. Przy bardzo dużych obciążeniach wszystkie słupy można dodatkowo wzmocnić typowymi wewnętrznymi kształtownikami aluminiowymi, podnosząc ich wytrzymałość.

Akcesoria dostarczane z systemem, wsporniki i łączniki aluminiowe mocujące ścianę do konstrukcji budynku wykonane są zwykle ze stopu aluminium AlMgSi0,5F22.

Ekonomiczne profile uzyskano dzięki zoptymalizowaniu kształtu przekroju oraz dobraniu odpowiedniej grubości ścianki. Nieskomplikowana obróbka profili obniża pracochłonność i eliminuje wszelkiego typu wycięcia w bocznych płaszczyznach słupów.

Niektóre systemy zapewniają możliwość stosowania profili tego samego typu zarówno w pionie, jak i poziomie, co – oprócz walorów estetycznych – ma znaczący wpływ na obniżenie ilości odpadów w trakcie produkcji.

Natomiast systemy posiadające szersze profile o odpowiedniej wysokości uzyskują znaczną wartość momentu bezwładności, co umożliwia wykonywanie konstrukcji o znacznych gabarytach bez użycia stali i dodatkowych mocowań.

Profile maskujące

Istotnym elementem kształtującym wygląd zewnętrzny fasady są profile maskujące. Różnorodność możliwych kombinacji pozwala projektantom i inwestorom na zindywidualizowanie i wyróżnienie swoich obiektów. Proponowane jest także wykonanie niestandardowych profili wg indywidualnych projektów. Dzięki temu można nadać obiektom niepowtarzalny wygląd.

Robert Sienkiewicz

Opracowano na podstawie materiałów firm:
ALIPLAST, ALUMIL, ALUPROF, METRA, PONZIO, REYNAERS, SAPA, SCHUCO, WICONA

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym

patrz też:

- Transparentna architektura – przeszklone fasady aluminiowe Część 2 , Robert Sienkiewicz, Świat Szkła 2/2011

- Transparentna architektura – przeszklone fasady aluminiowe Cz.1 , Robert Sienkiewicz, Świat Szkła 12/2010

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

więcej informacj: Świat Szkła 2/2011