Baner 2

Nowoczesne fasady szklane: sterowanie klimatyzacją i produkcja energii w pakiecie
Data dodania: 25.07.16

Nowoczesne, transparentne i reprezentacyjne, wielkie fasady szklane są modne w budynkach biurowych i przemysłowych. Jednak ich stosowanie jest energetycznie i ekonomicznie uzasadnione tylko wtedy, kiedy przejmują także funkcje klimatyzacji i przyczyniają się do produkcji energii. Dlatego przemysł intensywnie rozwija multifunkcjonalne okna i elementy elewacji i może się już pochwalić wieloma bardzo obiecującymi innowacjami.

 

 

2016 07 16 1

Projekt pokazowy: ściany zewnętrzne nowego budynku Automation Center firmy FESTO zbudowane są w całości aktywnego szkła, które ponadto nadaje budynkowi nowoczesny i reprezentacyjny wygląd. Źródło: Festo

 

 

Architekci i inżynierowie stają przed wielkimi wyzwaniami: w nowoczesnej architekturze coraz częściej pojawia się zapotrzebowanie na elewacje szklane, które dbają o jasność i sprawiają, że budynki wyglądają bardziej reprezentacyjnie. Zgodnie z prognozami w 2021 r. na całym świecie ma powstać 1,33 miliarda m2 nowych elewacji. Odpowiada to mniej więcej powierzchni Londynu. Problem w tym, że budynki w osłonie szklanej potrzebują wiele energii, aby utrzymać temperaturę wnętrza na znośnym poziomie. Klimatyzatory to prawdziwe pożeracze prądu i w znacznym stopniu odpowiadają za to, że budynki w krajach uprzemysłowionych są przyczyną około 40% emisji dwutlenku węgla. 

 

Jeżeli ktoś planuje szkło na fasadę, to musi zwrócić uwagę, aby było ono wyposażone w dodatkowe funkcje zacieniania i sterowania klimatyzacją. Jest to tym bardziej istotne, że wiele krajów w ramach swojej polityki klimatycznej coraz bardziej ogranicza emisje. I tak kraje członkowskie Unii Europejskiej uzgodniły, że od 2020 r. nowe budynki prawie nie będą zużywać energii na ogrzewanie, ciepłą wodę, wietrzenie i chłodzenie i same pokryją pozostałe potrzeby energetyczne. Multifunkcjonalne fasady mogą w tym pomóc.

 

Wiele elementów, jak sterowanie czy ochrona przeciwsłoneczna, były już w przeszłości zintegrowane w elewacji. W przyszłości dojdą do tego nowe funkcje – stwierdził architekt ze Stuttgartu Stefan Benisch. Zalicza on do nich elementy oświetlenia, wymienniki ciepła do aplikacji ciepła słonecznego oraz elementy mechanicznych nawiewów i wyciągów.

 

 

2016 07 17 1

Efektywność energetyczna: szklana elewacja nowego Automation Center firmy FESTO ma funkcje wywiewu i dzięki elektrochromatycznym szybom automatycznie dopasowuje się do warunków oświetlenia. Źródło: Festo.

 

 

Jak dotąd takie systemy ścian zewnętrznych nie są standardem, gdyż elewacje traktuje się jeszcze jak pojedyncze elementy, które rozwijane są przez różnych producentów. Dlatego projektanci muszą je z mozołem, samodzielnie zestawiać. Ale to może się wkrótce zmienić, gdyż przemysł i nauka dostrzegły zapotrzebowanie i skupiają się na opracowywaniu rozwiązań zintegrowanych.

 

Elewacje mają stałe właściwości fizyczne, chociaż warunki wewnętrzne i zewnętrzne stale się zmieniają – mówi inżynier budownictwa i architekt Werner Sobek, kierownik Instytutu Projektowania i Budowy Konstrukcji Lekkich na Uniwersytecie w Stuttgarcie. – Można byłoby sobie więc życzyć, aby elewację przyłączać i dopasowywać do tego, co dzieje się na zewnątrz i wewnątrz. 

 

(...)

 

Niektóre projekty budowalne, jak wysoki na 67 m, szesnastopiętrowy Automation Center firmy FESTO z południowoniemieckiego Esslingen już dzisiaj dają przedsmak architektury przyszłości. Budynek został oficjalnie otwarty w końcu 2015 r. i realizuje wyrafinowaną koncepcję gospodarki energią. Jego szklana elewacja, o łącznej powierzchni 8500 m2, pomyślana jest jako fasada wentylowana, w której powietrze stale odsysane jest między wewnętrznymi osłonami słonecznymi, elementami aluminiowymi podstawowej elewacji i przeszkleniami. Dzięki temu ciepło słoneczne nawet nie może się przedostać do wnętrza – zapotrzebowanie na chłodzenie spada.

 

Dodatkową ochronę przed światłem i ciepłem w nowym wieżowcu FESTO daje szkło elektrochromowe, które w razie potrzeby daje się przyciemnić i może blokować promieniowanie słoneczne. W sumie zainstalowano 441 tzw. szyb kanapkowych, o łącznej powierzchni 1000 m2. Ich strony wewnętrzne napylone są cieniutką warstewką nanocząsteczek tlenku wolframu. Po przyłożeniu napięcia elektrycznego cząsteczki te barwią się na niebiesko i redukują w ten sposób przepuszczalność światła. W Automation Center dzieje się to w pełni automatycznie w instalacji budynku, kiedy tylko czujniki wygenerują odpowiedni sygnał. Można to także zrobić ręcznie przyciskiem lub ekranem dotykowym. Czas przejścia od najjaśniejszego do najintensywniejszego zabarwienia wschodnioniemiecki producent Econtrol-Glas określa na 20 do 25 minut. W stanie największego przyciemnienia szyba przepuszcza zaledwie 12% promieniowania, resztę odbijają napylone cząstki.

 

 

2016 07 17 2

Kontrola jakości: Firma Econtrol-Glas produkuje szkło przyciemniane elektrycznie, które może odbić prawie 90% promieni słonecznych. Źródło: Econtrol-Glas.

 

 

Econtrol-Glas w Europie zrealizował już pięć projektów podobnej wielkości i wyposażył je w łącznie 15 000 m2 aktywnych szyb. A popyt rośnie. 

 

– Świadomość potrzeby budynków efektywnych energetycznie znacznie się poprawiła – mówi prezes zarządu Hartmut Wittkopf. Jeżeli chodzi o ekonomiczność szkła elektrochromowego, to według niego, jest ono droższe w zakupie jak tradycyjne szkło izolacyjne. Ponadto do zmiany stanu potrzebna jest dodatkowa energia. Jednak zakup ten może się opłacać, gdyż przez zarządzanie światłem i temperaturą efektywność energetyczna budynku znacznie się poprawia i można zrezygnować z zewnętrznego zacieniania np. w postaci żaluzji. Dlatego zakup szkła Econtrol zwraca się średnio po czterech do sześciu latach.

 

Econtrol-Glas to nie jedyne przedsiębiorstwo, które oferuje elektronicznie tonowane elementy elewacji. Taką technikę produkuje także Sage Saint-Gobain, która dystrybuowana jest przez specjalistę od elewacji, firmę Schüco, jako szkło dynamiczne. Niemiecki koncern naukowo-technologiczny Merck rozwija inny wariant szkła aktywnego. Razem z partnerami z przemysłu wypróbowuje on szyby okienne, które reagują na zmiany oświetlenia jeszcze szybciej, jak inne szyby aktywne. Merck stosuje do tego mieszankę z płynnych kryształów, jaka używana jest także na ekrany telewizorów, laptopów i smartfonów.

 

W ten sposób można w ciągu kilku sekund dopasować intensywność wpadającego to środka światła dziennego i uzyskać większy wybór kolorów – wyjaśnia Martin Zitto, Business Development Manager w firmie Merck. Nawet jeżeli baza technologiczna jest odmienna jak w innych aktywnych szkłach, to sposób działania ciekłych kryształów jest podobny: mieszanką wypełnia się przestrzeń między dwoma sklejonymi taflami szkła. Przez przyłożenie napięcia kryształy można zmusić do określonego ułożenia. W zależności od układu kryształów przez warstwę przepuszczane jest mniej lub więcej światła – okna są albo przezroczyste albo nieprzezroczyste. 

 

 

2016 07 18 1

Barwne spojrzenie: okna innowacyjnego centrum Merck w Darmstadt zawierają płynne kryształy, które w ciągu kilku
sekund mogą przełączyć się z jasnych w ciemne i na odwrót. Źródło: Merck.

 

Jednak szyby z warstwą ciekłych kryształów nie są jeszcze dostępne na rynku. Spółka córka Merck Window Technologies produkuje je na instalacji badawczej w holenderskim Eindhoven w bardzo małych ilościach, aby pokazać, że ta koncepcja nadaje się do wdrożenia produkcyjnego. Teraz Merck ma nadzieję znaleźć firmę, która tę technologię wdroży komercyjnie. W poszukiwaniu zainteresowanych tą techniką Merck najwyraźniej odnosi sukcesy. Według zarządu pierwsze komercyjne produkty powinny pojawić się pod koniec 2017 r.

 

Również grupa przemysłowa Seele ma nadzieję w tym samym czasie wprowadzić na rynek swoją modułową nieprzezroczystą szklaną elewację „Iconic Skin”. W przypadku tego, pomyślanego przede wszystkim dla budynków biurowych i przemysłowych, systemu „Glass Sandwich Panel“ chodzi o element multifunkcjonalny, który integruje w sobie także niezbędne funkcje nośne. „Iconic Skin” łączy w sobie bardzo różnorodne zalety. Według informacji Christine Schauer, szefowej marketingu w Seele jest to przede wszystkim element o wysokim współczynniku izolacyjności termicznej. Parametr ten (wartość U w W/m²K) wynosi aż 0,15–0,47. Dlatego potrzeba niewiele energii, aby taki budynek ogrzać lub ochłodzić. Z drugiej strony stosunkowo niskie koszty produkcji przekładają się na niską cenę elewacji szklanej. Długość elementów może dochodzić do 16 m, można je układać pionowo lub poziomo, można na nich wykonywać nadruk i dzięki temu Iconic Glas daje dużo swobody w kształtowaniu fasad.

 

 

2016 07 18 2

Multitalent: Nowa matowa szklana elewacja Iconic Skin firmy Seele jest podwójnie efektywna: pomyślana jest jako element o bardzo wysokim współczynniku izolacyjności termicznej i według wytwórcy ma dobry stosunek jakości do ceny. Źródło: Seele.

 

 

Na GLASSTEC 2016 Seele pokaże nową elewację szklaną jako jeden z elementów wystawy specjalnej „glass technology life”, organizowanej przez Uniwersytet w Stuttgarcie. Tutaj na przykładzie wielkoformatowych makiet i naturalnej wielkości modeli elewacji pokazane zostaną najnowsze osiągnięcia w dziedzinie fasad i energii, w tym roku ze szczególnym uwzględnieniem efektywności energetycznej i ochrony termicznej. Tuż obok „glas technology live” goście GLASSTEC znajdą centrum kompetencji Szkło + Fasada. Skierowane jest ono tematycznie do projektantów elewacji, inżynierów budownictwa i architektów. Uzupełnieniem wystaw będą specjalistyczne wykłady na międzynarodowym kongresie architektonicznym. Tutaj eksperci dokładniej zaprezentują eksponaty i kierunki w rozwoju elewacji.

 

Jednak także przyszłościowe koncepcje zewnętrznych ścian budynków, choć dzisiaj jeszcze niedostępne, to będą już omawiane na glasstec 2016. Takie elewacje szklane, które automatycznie dopasowują się do intensywności oświetlenia i odsysają gorące powietrze są jeszcze w powijakach. Rozwiązania przyszłościowe jeszcze lepiej będą zintegrowane z techniką solarną, będą produkować prąd i ciepło, które będą magazynowane na miejscu w akumulatorach i magazynach ciepła. Dzięki temu energia jest do dyspozycji także wtedy, kiedy nie ma słońca – podstawowe założenie w projektowaniu budynków, które mają być możliwie niezależne i pokrywać zapotrzebowanie energetyczne z własnych źródeł, bez zasilania z zewnątrz.

 

Postęp techniczny w fotowoltaice i w akumulatorach litowo-jonowych, które najczęściej stosowane są jako magazyn prądu słonecznego, przybliżają nadzieję na nadchodzący przełom w elewacjach produkujących prąd. Pracują nad tym na przykład drezdeńska firma Heliatek i belgijski producent szkła płaskiego AGC Glass Europe. Chcą uzyskać elementy solarne, które mają wbudowane w szkło organiczne folie fotowoltaiczne, o różnych wymiarach, intensywności zabarwienia i transparentności. Dzięki foliom łatwiej będzie takimi elementami operować i znacznie łatwiej niż dotychczas wbudować je w elewację, gdyż są one najczęściej zbudowane ze stosunkowo masywnych krzemowych fotokomórek – tak uważa Heliatek. Dlatego branża budowlana jest bardzo zainteresowana realizacją pilotowych projektów z nowymi panelami słonecznymi.

 

 

Daniel Krauß
Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć.

 

Brigitte Küppers
Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć.

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji: Świat Szkła 07-08/2016