Szkło jest materiałem budowlanym. Może zastąpić ściany zewnętrzne, lecz musi wtedy spełniać pewne warunki. Chodzi o kontrolę słoneczną, termoizolacyjność i bezpieczeństwo. Możliwe jest także zastosowanie szkła o specjalnych właściwościach. Jest to dobre rozwiązanie ponieważ nie wpływa znacząco na architekturę. Człowiek nie lubi przebywać w półmroku. Jeśli nie widzi jakiegoś przedmiotu, to chce mocniejszego oświetlenia.

Okazuje się, że to jednak nie pomaga, bo ilość światła nie jest tak ważna, jak jego jakość. Ciekawe jest, że fotograf robiąc ujęcie szuka odpowiedniego miejsca i najlepszego światła dla swojego obiektu, ale tak, aby dawało wiele odmian od blasku do cienia. Gdyby postawił jasny obiekt na jasnym tle okazałoby się, że nic na zdjęciu nie widać. Stąd wynika, że jakość światła jest ważniejsza, niż jego intensywność.

 

 

Szkło przeciwsłoneczne może być atrakcyjnym elementem estetycznym budynku, redukując w tym samym czasie zapotrzebowanie na systemy klimatyzacyjne, co ogranicza bieżące koszty utrzymania budynku i oszczędza energię. Ciekawym przykładem wykorzystania takiego szkła jest dom zaprojektowany przez Roberta Koniecznego, który został nazwany Arką. W miejscach lokalizacji o klimacie umiarkowanym szkło powinno być używane w celu zbilansowania ochrony przed słońcem, z dostępem naturalnego światła dziennego na wysokim poziomie. Planując szklane ściany można wykorzystać jedynie szkło bezpieczne, o wysokich parametrach termoizolacyjnych i kontroli słonecznej.

 

Arka koniecznego w Brennej, Polska 2013 (fot. 1). W intencji Koniecznego budynek miał się stać ramą, która będzie kadrować panoramę Beskidów, a nie konkurować z malowniczym pejzażem. Za idealną formę uznał więc otwarty na otoczenie, parterowy dom na zboczu z dużymi przeszkleniami. W ten sposób dom, o formie otwartej, pozwolił na stworzenie integralności z otoczeniem, a tym samym „wejście” krajobrazu do wnętrza bez zbędnego zdobnictwa. Drugim kluczowym zagadnieniem było zapewnienie poczucia bezpieczeństwa w domu. Z tego powodu Konieczny obrócił budynek w taki sposób, że z ziemią styka się on tylko jednym narożnikiem, a reszta wisi nad zboczem wzgórza. W ten sposób automatycznie parterowy dom, został wyniesiony na poziom pierwszego piętra. Pozostała już tylko kwestia doboru odpowiedniej konstrukcji. Ze względu na zagrożenie osuwiskami, występującymi w polskich górach oraz by w jak najmniejszym stopniu naruszać grunt, postanowiono potraktować dom jak most, pod którym swobodnie przepływa woda opadowa. Podłoga parteru ma więc formę wiszącej nad ziemią płyty podpartej na zaledwie trzech niezależnych ścianach. Uwzględniając górskie realia i zapis w planie miejscowym, architekt zaprojektował dach dwuspadowy. Stąd dom przybrał formę stodoły stojącej na trzech cienkich ścianach. By nadać budynkowi sztywność, u podstawy ściany zostały stężone płaszczyznami „odwróconego” dachu, których pochylenie nadało wyrazu tej formie. Kształt bryły i przepływająca pod budynkiem woda sprawiają, że dom przypomina arkę, która osiadła na skale. Do realizacji konstrukcji domu użyto betonu ze względów praktycznych, jest to najtańszy i najtrwalszy materiał konstrukcyjny, wykończony już na etapie konstrukcji.

 

 

2016 4 26 1

2016 4 26 2

2016 4 26 3

Fot. 1. „Arka” Koniecznego w Brennej, Polska, 2013. Funkcja: mieszkalna jednorodzinna (fot.: arch-martianna.blogspot.com, sztuka-architektury.pl)

 

 

Aby wydobyć piękny krajobraz, zaprojektowano duże przeszklenia, niemalże na całej długości budynku. Tak duże przeszklenia stanowią wyzwanie dla konstruktorów. Rozmiar szyb zastosowanych w Arce ma powierzchnię nawet 7,5 m2 i ważą prawie 300 kg każda. Straty ciepła zimą, jak również nadmierne nagrzewanie latem wnętrza domu mogłoby powodować dyskomfort. Dlatego szyby, mające duży udział powierzchni w ścianie zewnętrznej, muszą chronić przed ucieczką ciepła: zapobiegać przenikaniu energii słonecznej i jednocześnie zachować wysoką przepuszczalność światła słonecznego do wnętrz, zapewniając naturalny widok i jasność we wnętrzach. Panoramiczne przeszklenia Arki wykonano ze szkła GUARDIAN o podwyższonych właściwościach kontroli słonecznej. Ma ono wysoką selektywność, czyli świetnie przepuszcza światło dzienne zatrzymując jednocześnie 73% niepożądanego słonecznego promieniowania cieplnego. Przy tym stanowi doskonałe zabezpieczenie termiczne, ponieważ jego emisyjność na poziomie 1% i zapewnia w zestawie dwuszybowym optymalną ochronę przed stratami ciepła. Poprzez wykonanie laminowania szkła folią PVP, uzyskano wysoką wytrzymałość, odporność na włamania, a także jedną z cech szkła laminowanego bezpiecznego, którą jest niemal całkowita redukcja przepuszczalności promieniowania UV. Prace z dużymi gabarytami przeszkleń dodatkowo utrudnił system przesuwnej ślusarki aluminiowej, gdyż narzucił bardzo duże dokładności w tolerancjach wzajemnych przesunięć szyb (poniżej 0,5 mm) oraz tolerancje grubości pakietów (poniżej 0,6 mm) [2].

 

(...)

Oprócz stosowania szkła o wysokich parametrach kontroli słonecznej, możliwe jest zastosowanie dodatkowych przesłon w budynku. Wtedy typowe, szklane „pudełko”, ma szansę stać się ciekawą architekturą dzięki wykorzystaniu ruchomych żaluzji. W ten sposób mamy możliwość wykorzystania bardzo prostych i trafnych pomysłów, jak również tych skomplikowanych technologicznie, wymagających wykonania prototypów. Jeśli podejmiemy wyzwanie, to okaże się, że taka osłona przeciwsłoneczna w znaczący sposób wpływa na estetykę obiektu. W niektórych przypadkach taki system osłon tworzy ciekawą architekturę i jest jej detalem rozpoznawczym.

 

Budynek Q1 w zespole budynków firmy ThyssenKrupp z 2010 roku zrealizowany w Essen, Niemcy (fot. 2). Zrealizowano projekt dzielnicy na potrzeby jednej firmy, całość miała tworzyć zespół różnych budynków we wspólnym campusie. Budynki w tym Q1 usytuowano na „zielonym dywanie” wypełnionym drzewami, ścieżkami i niewielkimi przestrzeniami publicznymi. Q1 jest budynkiem głównym, jak i akcentem w zabudowie, usytuowanym w centrum osi głównej wyznaczonej przez zbiorniki wodne. Budynek – tak jak wszystkie budynki dzielnicy – został skomponowany z L-kształtnych form przylgniętych do centralnej części wspólnej. Wznosi się na ponad 10 pięter i jest wewnątrz podzielony na niezliczone antresole i połączony poprzez kładki. Dodatkowo w centrum budynku znajduje się atrium z przeszklonym dachem. Całoszklana elewacja jest ciekawa głównie dlatego, że wykorzystano tu nowy typ żaluzji przeciwsłonecznych. Elementy, z których są zbudowane, to stal nierdzewna. Składają się z pionowego trzpienia i zamocowanych do nich poziomych listewek różnej długości. Poprzez możliwość obracania listewkami wokół osi, jaką stanowi trzpień, możliwe jest dopasowanie ich położenia w zależności od położenia słońca. Obracanie następuje poprzez centralne sterowane. Takie niewielkiej wielkości obracające się elementy pozwalają zapewnić ochronę przeciwsłoneczną i jednocześnie nie zakłócać widoku. Realnie tworzą one strukturę fasady, w tym ciekawy efekt na elewacji, poprzez załamanie światła odbitego w jego srebrnych elementach. Budynek Q1 wielokrotnie nagradzano, w tym złotym certyfikatem Niemieckiego Towarzystwa Budownictwa Zrównoważonego (DGNB). Dodatkowo, projektując dzielnicę, wykorzystano koncepcję efektywnego wykorzystania energii. W tym ogrzewanie i chłodzenie energią geotermalną, uzupełnioną rekuperacją i system regulacji natężenia oświetlenia. [4]

 

 

2016 4 27 1

2016 4 27 2

2016 4 27 3

Fot. 2. Budynek Q1 w zespole budynków firmy ThyssenKrupp z 2010 r., Niemcy. Funkcja: biurowa (fot.: wg [4])

 

 

Budynek siedziby policji i straży pożarnej w Berlinie, Niemcy z 2004 roku (fot. 3) jest przykładem, w którym właśnie szkło wykorzystano jako zaciemniacz dla tradycyjnej ściany, gdyż projekt stanowił rozbudowę XIX-wiecznej tkanki zabytkowej. Nowa część nawiązuje swym pikselowym wyglądem do wiązań zabytkowego muru. Jednocześnie wyraźnie wyznaczając prostopadłościenną szklaną formę jako część dobudowaną do istniejącej części zabytkowej. Przestrzeń „pod” nowym budynkiem wykorzystano na parking dla pojazdów policyjnych i straży pożarnej. Elewacja wykończona z barwnych tafli szkła sprawia wrażenie okalającej wstęgi. Podkreślają to wyokrąglone narożniki budynku. Czerwienie i zielenie wykorzystane w kolorystyce elewacji nawiązują do kolorów cegieł zabytkowej architektury i kolorów otaczającej zieleni oraz do kolorów niemieckiej policji i straży pożarnej. Konstrukcja ściany zewnętrznej wykonana została z żelbetu, z tradycyjnymi drewnianymi okami i 10-centymetrowym ociepleniem. Do konstrukcji ściany zamocowano szklane tafle na kilkucentymetrowych aluminiowych dystansach, jako warstwa zewnętrzna i zarazem dekoracyjna. Tafle umiejscowione w granicach okien są ruchome. Każda tafla jest otwierana klapowo, w zgrupowanych segmentach, za pomocą silnika umieszczonego w dostępnym miejscu dla użytkowników [6]. 

 

 

2016 4 27 4

2016 4 27 5

2016 4 27 6

Fot. 3. Siedziba policji i straży pożarnej w Berlinie, Niemcy, 2004. Funkcja: biurowa (fot.: 2briandelaneyberlin.blogspot.com, sun-works-bs.de)

 

 

Carabanchel Bamboo w Madrycie, Hiszpania 2007 (fot. 4), to przykład, w którym w przestrzeni pomiędzy ścianą osłonową a jej żaluzją zaplanowano użytkową galerię. Koncepcja budynku była zainspirowana i nawiązuje do hiszpańskiego pawilonu wystawienniczego na wystawie Expo 2010 w Szanghaju. Jest to zwarta, prostopadłościenna forma, gdzie skupiono się na rozwiązaniach technicznych z zastosowaniem materiałów naturalnych. Ze względu na gorące, hiszpańskie słońce i zastosowaną szklaną ścianę osłonową, oś główną budynku wyznacza północ-południe. Mieszkania w budynku zajmują całą jego głębokość, w ten sposób otwierając się na zachodnią i wschodnią stronę. Dzięki zastosowanemu układowi można je przewietrzać na przestrzał. Wyjątkiem są tylko mieszkania narożnikowe, które kończą się gdzieś w połowie głębokości budynku i są przewietrzane narożnikowo. Całość otoczono galeriami. Podłogę galerii zaplanowano jako drewnianą, na stalowej konstrukcji, z barierką stalową. Do czoła belek konstrukcyjnych galerii, zamontowano prowadnice pod stalowe ramy. Tworzą one pionowe, harmonijkowo rozsuwane żaluzje wypełnione matą bambusową. Wyjście na galerię prowadzi przez drzwi przesuwne. Mieszkańcy uczestniczą w tworzeniu nowych wzorów na bambusowej strukturze, gdy przesuwają żaluzje. Aby zapewnić mieszkańcom jeszcze więcej możliwości zasłaniania, każde okno dodatkowo zaopatrzono w aluminiową roletę zewnętrzną, z puszką licującą się ze ścianą i na prowadnicach zapewniających jej prosty i estetyczny wygląd. Pierwszą kondygnację stanowią garaże wraz z pomieszczeniami gospodarczymi i komórkami lokatorskimi. Na zewnątrz budynku ta kondygnacja tworzy dla pozostałej części mieszkalnej zielony cokół, o zmiennej wysokości, lecz nie mniejszej niż 2 m. Ten ekologiczny mur zbudowany jest z nasypu o nachylonych ścianach, które obsadzono darnią i pnączami, z automatycznym nawadnianiem. Na wschodniej stronie działki jest także miejsce dla prywatnych ogrodów.

 

 

2016 4 28 1

2016 4 28 2

2016 4 28 3

Fot. 4. Carabanchel Bamboo w Madrycie, Hiszpania, 2007. Funkcja: mieszkalna wielorodzinna (fot.: wikimedia.org, buildpedia.com, e-architect.co.uk)

 

 

Budynek również posiada panele słoneczne umiejscowione na dachu i klimatyzację [3].

 

Przykładem bardziej plastycznej elewacji, a to za sprawą przesłon, na których został wypalony obrys konarów drzew, jest Danial apartament w Teheranie z 2012 roku (fot. 5). Jest to przykład, w którym estetyka wzięła górę nad praktyką, gdyż obiekt bardzo stara się nawiązać do natury w miejskim klimacie. Tutaj komfort słoneczny zapewnia zestaw szybowy, a przesłona jest pięknym wykończeniem, nadającym specyficznego klimatu we wnętrzach i inspirującego wyglądu elewacji z zewnątrz.

 

 

2016 4 28 4

2016 4 28 5

2016 4 28 6

2016 4 28 7

Fot. 5. Danial apartament w Teheranie, 2012, Iran. Funkcja: mieszkalna wielorodzinna (fot.: homedit.com Alireza Behpour, archidaily.com, pinterest com)

 

 

Budynek mieszkalny, 7-kondygnacyjny, w tym 5 apartamentów, gdzie na każdym piętrze mieści się jedno mieszkanie. Dodatkowo jeden poziom przeznaczono na parkingi i jeden na przestrzeń rekreacyjną, tj. kryty basen, jacuzzi, sauna. Południową fasadę zaplanowano jako przeszkloną, posiadającą na każdej kondygnacji po 7 dużych okien, pozostającą w ścisłym związku z charakterem miejskim. Elewacja na każdym piętrze posiada 4 panele, które uzupełniają się wzajemnie po dwa i pełnią funkcje zaciemniacza. Zainstalowane są na dwóch szynach, które można dowolnie przesuwać w poziomie, wprowadzając w ten sposób więcej lub mniej światła do wnętrza. Sterując w ten sposób światłocieniem wewnątrz otrzymujemy efekt dokładnie taki, jakby drzewa rosły za elewacją, co nawiązuje w taki sposób do natury [5].

 

Wieże Al Bahar Towers w Abu Zabi, Zjednoczone Emiraty Arabskie (fot. 6). Za pomocą modelowania parametrycznego zaprojektowano dwie cylindrycznie wybrzuszone wieże oparte na okręgu. Pomieszczenie na planie okręgu cechuje się wydajnością, gdyż ma korzystny stosunek powierzchni ściany do podłogi. W przypadku brył o dużej objętości, jest to ważne. Bliźniacze wieże wzniesiono na północnym brzegu wyspy Abu Zabi jako inwestycję miejską – element planu zagospodarowania przestrzennego. Stały się ikoną rozwijającego się regionu. Budynki o wys. 145 m zapewniają 32 tys. m2 powierzchni biurowej na 25 kondygnacjach i stanowiska pracy dla 21 tys. osób. Ruchoma fasada jest nawiązaniem do islamskiej sztuki zdobniczej. Kształt zaciemniaczy jest skomplikowany, jak na ruchomą fasadę i jednocześnie prosty, wykorzystujący jeden modułowy kształt, który pojawia się w grupach. Jego idea opiera się na elementach wydzielonych na płaszczyźnie, który, po ich obróceniu, tworzy ciekawą formę przestrzenną, spełniając funkcję ochronną w gorącym klimacie. Obracanie poszczególnych elementów również może kojarzyć się z otwieraniem i zamykaniem parasolek ustawionych obok siebie. Materiał wykorzystany do wykonania zaciemniaczy to rozpięta na ruchomym stelażu, samoczyszcząca się membrana ETFE, w kolorze piasku pustyni. Każda grupa złożona jest z trzech powtarzalnych elementów. Użytkownicy mają możliwość regulacji przesłonami w zależności od potrzeb, poza systemem centralnie sterowanym. Moduły mają wymiary około 4x6 m, ważą po 600 kg i każdy z nich jest osobno sterowany przez centralny system. Akumulatory, urządzenia niezbędne do sterowania i siłowniki są odpowiedzialne za regulację kąta obrotu przesłon. Urządzenia znajdują się w prętach łączących szklaną fasadę z ruchomą jej częścią. Dzięki niemu możliwe jest sterowanie elewacji, która otwiera się i zamyka w zależności od położenia słońca.

 

 

2016 4 29 1

2016 4 29 2

2016 4 29 3

2016 4 29 4

Fot. 6. Wieże Al Bahar Towers w Abu Zabi, Zjednoczone Emiraty Arabskie. Funkcja: biurowa (fot.: archdaily.com, adgeco. com, pinimg.com)

 

 

Przesłony są ciekawym elementem, nadającym obiektowi niepowtarzalnego wyglądu. Stanowią element rozpoznawczy tego budynku. Pełnią również ważne zadania: ograniczają koszty eksploatacji oraz poprawiają mikroklimat wewnętrzny. Zastosowanie ruchomych modułów pozwoliło zredukować o 20% zapotrzebowania urządzeń klimatyzacji na energię elektryczną. Również zmniejszono średni poziom nasłonecznienia wnętrz budynku o 50%, poprawiając przy tym komfort pracy. Ruchomymi modułami przesłonięto ¾ powierzchni elewacji, zostawiając odkrytą północną jej część. Ten wynik otrzymano na podstawie symulacji drogi słońca i jego promieniowania. Uciążliwe nasłonecznienie utrudnia zorganizowanie komfortowych warunków pracy, tutaj średnia temperatura dzienna wynosi około 40oC, a roczne opady są mniejsze niż 100 l/m2. Dlatego budynek został wyposażony w dwuwarstwową ścianę zewnętrzną oraz w rozwiązania proekologiczne, poprawiające jego efektywność energetyczną. System zaciemniaczy został zaprojektowany w odpowiedniej odległości od szklanej fasady, aby zapewnić ciąg powietrza w fasadzie. Elewacja jest niestandardową strukturą samonośną. Została zaprojektowana tylko dla dwóch bliźniaczych obiektów. Projektanci stworzyli siatkę strukturalną budynku i siatkę potrzebną do zamocowania paneli szklanych. Stalowa siatka, o wzorze opartym na sześciokącie, została zoptymalizowana za pomocą cyfrowych narzędzi generatywnych. Wykonanie modelu 3D pozwoliło przewidzieć trudności związane z wykonaniem niektórych węzłów siatki. Wprowadzanie kolejnych zmian w szybki i elastyczny sposób, było możliwe dzięki technice modelowania parametrycznego i geometrii asocjatywnej. W sumie wybrana siatka o wzorze plastra miodu, spełniała doskonale wymagania dotyczące zagrożeń sejsmicznych. Na szczycie zaplanowano taras w formie oranżerii z ciekami wodnymi, również chroniony aktywną osłoną przeciwsłoneczną. Gdyż przekrycie tarasu stanowi system paneli fotowoltaicznych, których kąt nachylenia uzależniony jest od kąta padania promieni słonecznych. Zapewnia to 5% energii potrzebnej do funkcjonowania budynku. Budynek zyskał międzynarodowy certyfikat ekologiczny LEED Silver. Te rozwiązania dodatkowo wpłynęły na obniżenie emisji CO2 o 1750 ton rocznie i wykorzystanie wody szarej.

 

Na każdym poziomie od południowej strony zaplanowano ogród ze zbiornikiem wody, gdyż woda jest niezbędna do regulacji mikroklimatu we wnętrzach. Wykonano analizy termiczne i obciążenia wiatrem, za pomocą programu cyfrowego Computational Fluid Dynamics (CFD). Rdzeń budynku został wykonany z żelbetu i posadowiony na betonowych palach. Wznoszony metodą ślizgową. W rdzeniu zaplanowano szyby windowe i instalacyjne. W gorącym klimacie, szkło przeciwsłoneczne pomoże w zminimalizowaniu zysków ciepła i w ograniczaniu zjawisk olśnienia [1].

 

Showroom Kiefer Technic w Bad Gleichenberg, Austria z 2007 roku (fot. 7). W budynku zorganizowany jest salon wystawowy sprzętu szpitalnego Kiefer Technic. Fasada budynku została zaplanowana jako całkowicie ruchoma. W ten sposób jest ona zaprzeczeniem tradycyjnego pojęcia okna, jako elementu transparentnego oraz ściany, jako elementu pełnego. Budynek jest w całości przeszklony, a za chwilę wszystkie zewnętrzne ściany są pełne, a okno pojawia się tam gdzie akurat go potrzebujemy. Dzięki zastosowaniu ruchomych paneli na całej powierzchni elewacji, użytkownicy mogą kontrolować przesłony w zależności od indywidualnych potrzeb. Gdzie panele pełnią nie tylko funkcję osłony przeciwsłonecznej, ale współuczestniczą w kreowaniu zmiennego w czasie wyglądu elewacji. Możliwe jest wybranie automatycznych ustawień, wyboru ustawienia paneli, podczas nieobecności użytkowników. Fasada szklana osadzona jest w stolarce aluminiowej od powierzchni podłogi do sufitu podwieszanego. Przestrzeń pomiędzy jest docieplona i wykończona emaliowanym szkłem. Tuż pod sufitem podwieszanym w stolarce aluminiowej wydzielono górne pasmo, mierzące około ¼ wysokości i zaplanowano jako otwierane. Pasmo dolne zaplanowano jako stałe, z czteroma drzwiami otwieranymi do środka na obydwóch kondygnacjach. W oddaleniu od szklanej fasady usytuowano konstrukcję wraz z ruchomymi panelami przeciwsłonecznymi. Składane panele wykonano ze stali szlachetnej i pomalowano na biało. Na zewnątrz szklanej fasady, w przedłużeniu podłogi, umieszczono stalową kratę potrzebną do konserwacji ruchomej fasady. Budynek wyposażono w klimatyzację z kanałami ukrytymi w powierzchni podłogi i sufitu obydwu kondygnacji [4]. 

 

 

2016 4 30 1

2016 4 30 2

2016 4 30 3

Fot. 7. Showroom Kiefer Technic w Bad Gleichenberg, Austria z 2007 r. Funkcja: biurowa i showroom (fot.: blog.kineticarchitecture.net, oraz wg [4])

 

 

mgr inż. arch. Katarzyna Szmuryło



 

Bibliografia:

[1] Januszkiewicz K., Zwierzycki M.: Wrażliwa skóra. Wieże Al Bahar Towers, Abu Dhabi, ZEA; „Archivolta” 1/2013, s. 10-23

[2] Arka w Brennej czyli SunGuard® w domach jednorodzinnych; 

[3] Wojtyszyn B. J.: Modernizacja madryckiej dzielnicy Carabanchel w aspekcie zrównoważonego rozwoju miasta, Uniwersytet Zielonogórski, Zeszyty naukowe nr 153, 2014;

[4] Szmuryło K.: Fasada inspirowana technologią, „Świat Szkła”, 04/2015;

[5] http://www.architonic.com/aisht/danial-apartment-tdcoffice/ 5102500

[6] www.detail-online.com

[7] Menzel L.: Facades: design, construction & technology, Brown 2012.

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji: Świat Szkła 04/2016

  • 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.