Czytaj także -

Aktualne wydanie

2019 11 okladka

       11/2019

 

User Menu

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

heroal 2018 Banner C50VSZ 750x150 PL mit-Rahmen1 

baner szklo budowlane

 

20190820-BANNIERE-HALIO-750x100-1D-PL

 

wlasna-instrukcja ift--baner do newslet-2019

 LiSEC SS Konfig 480x120

 

 GP19-480x105px

 

 GLASS 480X120

  

budma 2020 - 480x120

 

Arkada słoneczna budynku "Solar Fabrik" we Freiburgu
Data dodania: 22.08.11

 

Nietuzinkowość i pewna innowacyjność koncepcji budynku „Solar Fabrik” polega na zintegrowaniu pasywnych sposobów wykorzystania energii słonecznej z wprowadzeniem tzw. aktywnych systemów słonecznych. 

 

Nowatorstwo koncepcji jest tym silniejsze, że obydwa systemy – pasywny i aktywny – wprowadzono w budynku niemieszkalnym, biurowo-produkcyjnym, co należy obecnie do działań wkraczających na nieznany grunt tzw. architektury słonecznej. Głównym składnikiem strategii pasywnego wykorzystania energii słonecznej jest przeszklona arkada, z racji swej roli, zwana słoneczną.

 

 
 Fot. 1. Budynek „Solar-Fabrik” – widok od strony wejścia głównego
na arkadę słoneczną

 

 

 Dane o budynku:
.
Projekt-architektura: Rolf+Hotz Architekten
. Współpraca: Karin Sinnwell
. Projekt-koncepcja energetyczna: Büro für
Sonnenenergie, Freiburg, Wilhelm Stahl
. Inwestor: Bauherrengemeinschaft Solar-Fabrik,
Freiburg
. Rok realizacji: 1998
. Miejsce: Freiburg, Niemcy

 

Koncepcja funkcjonalna zastosowania szkła w projekcie
   Arkada przylega do części biurowej obiektu. Zastosowanie od strony południowej wielkiej powierzchni przeszklenia pozwala na efektywne pozyskiwanie promieni słonecznych do wnętrza bloku biurowego. W wyniku efektu szklarniowego następuje zamiana energii słonecznej w ciepło, które następnie jest akumulowane w masywnych elementach strukturalnych budynku i rozprowadzane w przestrzeni wewnętrznej. Szklany system osłonowy arkady nachylono pod kątem ok. 73o do podłoża, dostosowując go do kierunku padania zimowych promieni słonecznych i zwiększając tym samym efektywność zysków cieplnych z nasłonecznienia w tym okresie.



System aktywny tworzy instalacja fotowoltaiczna (PV) – system przeznaczony do uzyskiwania z nasłonecznienia energii elektrycznej.

   Moduły fotowoltaiczne (pow. łączna 450 m2), będące najistotniejszym elementem instalacji PV, zastosowane zostały na trzy sposoby.

   Część z nich występuje jako szklany elewacyjny system osłonowy, tworzący skrajny fragment przeszklonej arkady. Niektóre z nich, którym nadano cechy elementów półprzeźroczystych, zostały wymieszane z tradycyjnymi panelami szklanymi systemu osłonowego.



   Ze szklanym systemem osłonowym arkady zintegrowano także moduły fotowoltaiczne (PV), kształtując je jako zewnętrzny system zacieniający (tzw. shadow voltaic system).
Pozostałą część instalacji fotowoltaicznej stanowią moduły PV tworzące zwieńczenie partii dachowej.



Kąt nachylenia zarówno zacieniających, jak i dachowych modułów PV, wynoszący ok. 15o do poziomu, został dostosowany do maksymalnego pozyskiwania letnich promieni słonecznych. Racjonalność tego rozwiązania wynika z faktu, że właśnie w okresie letnim, przy najsilniejszej operacji słonecznej, możliwe jest uzyskanie największej wydajności modułów PV i mocy prądotwórczej instalacji PV.



   Należy podkreślić, że przyjęta strategia pasywnego i aktywnego wykorzystania energii słonecznej w kształtowaniu architektury budynku nie została zawężona do zagadnień energetycznych. Powstała architektura ze wszech miar wyrafinowana i wielowątkowa, która w równym stopniu łączy troskę o względy efektywności wykorzystania energii słonecznej z dążeniem do stworzenia, w szerokim rozumieniu, zdrowego i przyjaznego miejsca pracy, z naciskiem na stworzenie interesującej estetyki obiektu. Zastosowanie arkady słonecznej w połączeniu ze śmiałą koncepcją wdrożenia technologii PV odgrywa tu kluczową rolę.

 

Rolę tych elementów można odczytać, analizując kolejno składowe, które decydują o wyrazie architektonicznym budynku, tj. lokalizację, bryłę i zagospodarowanie działki budynku, aranżację funkcjonalno-przestrzenną wnętrza i jakość środowiska wewnętrznego oraz cechy formalno-estetyczne.

 

 
 
Fot. 2 i 3. Fragment arkady z technologią PV 



Arkada a bryła i lokalizacja budynku.

Wykorzystano korzystnie nasłonecznioną działkę rozciągnięta na osi wschód zachód. W ten sposób kształtując bryłę budynku wzdłuż linii zabudowy, możliwe było maksymalne rozciągnięcie jej planu i uzyskanie znacznej powierzchni elewacji o orientacji południowej. Stworzono tym samym doskonałe warunki dla pozyskiwania promieni słonecznych. Tam właśnie wprowadzono arkadę słoneczną z przyległymi biurami. Trójkondygnacyjna, zwarta kubatura tworzy zabudowę pawilonową, scaloną łącznikiem z halą produkcyjną, która zajmuje północną część działki.



Niska, kilkupiętrowa zabudowa otoczenia nie powoduje zacienienia arkady, wobec czego, przy bezchmurnym niebie, promienie słoneczne docierają do budynku bez przeszkód. Aby nie powodować jej zacienienia, a tym bardziej zacienienia modułów PV elewacyjnych, przedpole arkady pobawiono wysokich elementów małej architektury, wprowadzając tereny nieutwardzone z niską zielenią oraz zbiornik wodny.



Zbiornik wodny i tereny zieleni pełnią rolę elementów modyfikujących mikroklimat. W okresie letnim zmniejszają zagrożenie przegrzewania się przestrzeni szklarniowej (przeszklonej arkady). Powietrze wpuszczane w obręb tej przestrzeni poprzez dolne otwory wentylacyjne ulega schłodzeniu. Zbiornik wodny akumuluje ciepło i oddaje je do otoczenia po ustaniu operacji słonecznej, zmniejszając amplitudę temperatury. Analogiczną rolę zbiornik odgrywać może w okresie grzewczym. Ciepło zmagazynowane w dni słoneczne ulega wypromieniowaniu wieczorem, łagodząc dobową różnicę temperatury, a więc potencjalnie zmniejszając straty ciepła z nasłonecznienia w zimowe noce i wieczory.



Zieleń i zbiornik wodny stanowią także, a może przede wszystkim istotny element w koncepcji kreowania przyjaznego miejsca pracy. Jest to szczególnie odczuwalne latem, gdy przedpole arkady zostaje włączone w program funkcjonalno-przestrzenny budynku i wykorzystane jako przestrzeń rekreacyjno-wypoczynkowa. Przy otwartych panelach szklanych w dolnej partii systemu osłonowego, przestrzeń przedpola i przestrzeń wewnętrzna przenikają się ze sobą Zbiornik i zieleń tworzą przyjemną scenerię dla spotkań pracowników i osób z zewnątrz na świeżym powietrzu. Służy temu pomost wystawiony przed lico elewacji, który zatopiony w zieleni z przylegającym doń zbiornikiem wodnym, tworzy miejsce przywołujące miłe skojarzenia zacisza domowej działki.



Arkada a układ funkcjonalno-przestrzenny wnętrza i jakość środowiska wewnętrznego.

Układ funkcjonalno-przestrzenny budynku biurowego cechuje się pasmowym podziałem na jednoprzestrzenną strefę ogólnodostępną (otwartą) i czterokondygnacyjną, zamkniętą strefę pracy (jedynie na najwyższej kondygnacji zaprojektowano pomieszczenia mieszkalne). Przeszklona arkada słoneczna, jako przestrzeń szklarniowa, tworzy strefę otwartą. Za nią, na pierwszej i drugiej kondygnacji, zlokalizowano pas celkowych i otwartych pomieszczeń biurowych z traktem komunikacyjnym. Układ ten uwzględnia zasadę strefowania cieplnego budynku. Wynika także z potrzeb użytkowych i zapewnienia optymalnych powiązań funkcjonalnych w jego obrębie.



Przestrzeń szklarniowa pełni rolę bufora termicznego, stanowiąc skuteczną ochronę przed przemarzaniem wnętrz biurowych w okresie grzewczym. Efektywność poprawia wprowadzenie dwuwarstwowego szklenia systemu osłonowego o współczynniku U=1,1 W/m2K.



W dni słoneczne przeszklony hol staje się pasywnym kolektorem ciepła, którego ogrzane z nasłonecznienia powietrze przenika do biur. Cienkie, stalowe profile systemu osłonowego nie stanowią istotnej bariery w przenikaniu promieni słonecznych do wnętrza. Zgodnie z koncepcją pasywnego wykorzystania energii słonecznej, w okresie grzewczym nie zakłada się ogrzewania przestrzeni szklarniowej, choć na wypadek występowania skrajnych warunków pogodowych, przewidziano ekologiczny system grzewczy oparty na technologii wykorzystania oleju rzepakowego (system Rapsoil).

 

 

Fot. 4. Przestrzeń wewnętrzna arkady 

 

 
 Fot. 5. Fragment bocznej elewacji budynku „Solar-Fabrik”



W lecie przestrzeń szklarniowa stanowi ochronę przed nadmiarem ciepła. Jest ona wraz z przyległymi pomieszczeniami wentylowana naturalnie. Chłodne, świeże powietrze zewnętrzne przedostaje się do szklarni poprzez otwory wentylacyjne w podłodze oraz dolne, uchylne panele szklanego systemu osłonowego. Zużyte ciepłe masy powietrza, w wyniku efektu kominowego unoszą się i zostają wyprowadzone na zewnątrz przez otwory  wentylacyjne w górnej partii przeszklenia.



Poza wentylacją wyporową, wykorzystywana jest też wentylacja poprzeczna budynku. Sprzyja temu stosunkowo niewielka głębokość pomieszczeń biurowych (~6 m). Powietrze z przestrzeni szklarniowej przepływa do pomieszczeń biurowych i wydostaje się przez otwierane okna w elewacji północnej.



W modyfikacji temperatury wewnętrznej znaczenie ma także duże nagromadzenie zieleni we wnętrzu oraz wprowadzenie masywnych, nieizolowanych termicznie przegród budowlanych. Masywne ściany i posadzka akumulują w swej masie nadwyżki ciepła, oddając je do otoczenia w porze nocnej. Wprowadzenie zieleni dodatkowo służy polepszeniu jakości powietrza wewnętrznego, m.in. nawilżaniu i zaopatrywaniu w tlen. W naturalnym klimatyzowaniu wnętrza należy wreszcie podkreślić udział modułów fotowoltaicznych.



Elementy te, zastosowane jako system zacieniający, skutecznie redukują napływ letniego  promieniowania słonecznego do środka, przechwytując promienie i zamieniając ich energię na prąd elektryczny. Moduły te funkcjonują tym samym nie tylko jako składnik aktywnego systemu wykorzystania energii słonecznej, ale także jako komponenty rozwiązania pasywnego. Rolę tę można przypisać także modułom elewacyjnym, które częściowo odbijają i rozpraszają bezpośrednio padające promienie słoneczne, analogicznie do niektórych rodzajów szklenia przeciwsłonecznego (np. szkła zadrukowanego).



Wprowadzenie przeszklonej arkady przyczyniło się do wzbogacenia programu funkcjonalno-użytkowego budynku. Przestrzeń pod szkłem wykorzystywana jest przez cały rok i stanowi reprezentacyjną strefę wejściową. Jej powierzchnię użytkową przeznaczono m.in. na recepcję z informacją, komunikację, ogród zimowy, kawiarenkę i inne usługi. Znajdując się w bezpośrednim sąsiedztwie biur oraz połączona łącznikiem z halą produkcyjną, pełni rolę tzw. przestrzeni interpersonalnej. Przepełniona słońcem i zielenią oraz zintegrowana z zielonym przedpolem budynku, tworzy znakomite miejsce spotkań, wypoczynku i rekreacji pracowników. Dostęp do arkady mają także osoby z zewnątrz, co z punktu widzenia psychologii miejsca pracy eliminuje poczucie alienacji wśród pracowników i wpływa pozytywnie na ich stan emocjonalny.



Wysokie, trójkondygnacyjne wnętrze może służyć wreszcie jako miejsce tymczasowychwystaw, pokazów i promocji, organizowanych przykładowo w celu prezentacji elementów produkowanych w Solar Fabrik. Dodajmy, że pewną formę stałej promocji technologii słonecznej, stanowią widoczne od wewnątrz elewacyjne moduły PV, które umieszczono na poziomie wzroku użytkowników.

 

Estetyczne znaczenie arkady

Szklana ściana arkady, umiejscowiona od strony dojazdowej z wejściem głównym, tworzy fasadę budynku i staje się elementem reprezentacyjnym, decydującym o wizerunku estetycznym fabryki. Ogromna powierzchnia przeszklenia jest elementem odróżniającym obiekt od budynków sąsiadujących. Znaczna przejrzystość fasady pozwala na wgląd do wnętrza. Następuje efekt przenikania się przestrzeni wewnętrznej i zewnętrznej. Zaciera się realna granica ich podziału. Widziane od zewnątrz elementy wyposażenia wnętrza oraz jego użytkownicy pozwalają na zrozumienie skali budynku, zapobiegając tzw. poczuciu gigantyczności obiektu, co w przypadku budynków wielkoskalarnych, zwłaszcza przemysłowych, stanowi częste niebezpieczeństwo.



Przejrzystość ściany z cienkim stalowymi profilami jej konstrukcji powoduje, że w percepcji wzrokowej obiekt nabiera lekkości. Dzięki pochyleniu przeszklonej ściany osłonowej, bryła budynku zyskuje znaczną dynamikę. Interesujące jest kontrastowe zestawienie lekkiej przeszklonej arkady z masywną konstrukcją bloku biurowego i wprowadzenie zewnętrznych klatek schodowych na ich zamknięciu. Zaakcentowany został w ten sposób klarowny podział funkcjonalno-przestrzenny wnętrza, zgodny z tym, o czym pisał m.in. Juliusz Żórawski na temat nierozerwalnych związków funkcji i formy budynku, jako wzajemnych wynikowych.
(Juliusz Żórawski, O budowie formy architektonicznej, Warszawa 1962)




W zastosowaniu przeszklonej fasady w Solar Fabrik, jako budynku biurowo-produkcyjnym,
można doszukiwać się znaczeń z obszaru semiotyki, treści ukrytych wyrażonych znakiem
i symbolem. Być może autorzy projektu, tworząc przejrzysty front budynku, sygnalizują
w ten sposób czystość środowiskową lub jawność procesów zachodzących w fabryce.

Przeszklenie, to także istotny element ekspresji architektonicznej, co szczególnie uwidacznia
się w nocy, gdy sztucznie oświetlona przestrzeń wewnętrzna kontrastuje z ciemnym tłem nieba.

Ekspresję architektury potęguje wyeksponowanie w obrębie fasady modułów PV.



Szczególną rolę odgrywają tu gęste rytmy zacieniających modułów PV i przestrzennych wsporników stalowych, na których są osadzone. Moduły te, zgrupowane w trzech rzędach,
wprowadzają wyraźne poziome podziały elewacyjne. Tworzą interesującą kompozycję
elewacji, współegzystując z pionowymi podziałami konstrukcji systemu osłonowego arkady.
Choć można mieć tu pewne zastrzeżenia co do zachowania hierarchii podziałów, wydaje
się, że pionowe podziały, mimo zaakcentowania kolorystycznego, nie są na tyle silne, by
konkurować z dominującym horyzontalnym ukierunkowaniem zespołu modułów PV.



Podziały te widoczne także od wnętrza, wraz z pochyloną ogromną taflą szklenia przyczyniają się do powstania impresywnej architektury przestrzeni wewnętrznej.

Do wzmocnienia ekspresji architektonicznej przyczyniają się także elewacyjne moduły
PV, choć w odmienny sposób. Znaczenie mają tu cechy plastyczno-malarskie modułów:
lśniąca, granatowa ich powierzchnia oraz faktura, którą tworzą ułożone jedno obok drugiego
ogniwa PV w obrębie modułu.

Moduły te wzbogacają cechy plastycznomalarskie elewacji. Interesujące jest wprowadzenie
pionowego pasa modułów, jako przedłużenia systemu osłonowego arkady.
Granatowy pas stanowi akcent kolorystyczny wobec błękitnej barwy szklenia arkady, pełniąc,
w aspekcie kompozycyjnym, rolę bocznego zakończenia elewacji.

 

 

Fot. 6. Plan sytuacyjny budynku (1 – część produkcyjna; 2 – część biurowa) 

 

 
 Fot. 7. Przekrój przez część biurową

 

Zestawienie błękitu szklenia z granatową lśniąca barwą modułów PV pozostaje jednak w jednej tonacji kolorystycznej i estetycznie integruje instalację PV z budynkiem, powodując, że moduły PV nie są odbieranejako elementy sztucznie dodane do budynku.  Z drugiej strony można podjąć polemikę czy w ten sposób nie umniejszono potencjalnych możliwości modułów PV jako tworzywa w kreowaniu ekspresyjnych efektów plastycznomalarskich.


Być może większe zróżnicowanie kolorystyczne i wprowadzenie większego skontrastowania korzystnie ożywiłoby fasadę budynku i uwypukliło rolę modułów PV, jako formalnego środka wyrazu.



Niewielkie znaczenie, w aspekcie estetycznym, mają jedynie moduły PV umieszczone na dachu. Ich lokalizacja powoduje, że z poziomu parteru nie możemy ich dostrzec. Niemniej, właśnie taka lokalizacja zapewnia im najlepsze warunki insolacyjne.



Cechy estetyczne modułów PV (głównie modułów fasadowych) przyczyniają się także do kreowania znaczeń semiotycznych – ukrytego komunikatu niewerbalnego. Wyeksponowanie
tych elementów, stosowanych m.in. w przemyśle kosmicznym powoduje, że spoglądając
na budynek, postrzegamy jego architekturę – świadomie lub nie – jako postępową
i przesiąknięta zaawansowaną technologią. Moduły PV niosą w końcu treści mniej ukryte
– są znakiem firmowym właściciela Solar Fabrik, producenta instalacji fotowoltaicznych.

 

dr inż. arch. Janusz Marchwiński
Wyższa Szkoła Ekologii i Zarządzania, Warszawa
Zdjęcia: zbiory autora

 


Bibliografia :
1. „Detail” 3/99: Solares Bauen, s. 407-411;
2. Herzog T., Solar Energy in Architecture and Urban Planning, Munich-New York 1996;
3. „Intelligente Architektur”: 1809.1999, s.29-35
4. Marchwiński J., Rola pasywnych i aktywnych rozwiązań słonecznych w kształtowaniu
architektury budynków biurowych i biurowo-przemysłowych (praca doktorska, WA Politechniki Warszawskiej), Warszawa 2004;
5. Marchwiński J., Zielonko-Jung K., Architectural Problems of Integration of Passive Solar Elements with PV Technology (materiały z Międzynarodowej Konferencji „Solar Energy for a Sustainable Future”, w: Proceedings), Göteborg 2003;
6. Szparkowski Z., Architektura współczesnej fabryki, Oficyna Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1999;
7. Żórawski J., O budowie formy architektonicznej, Warszawa 1962. 

 

 

patrz też:

 

- Szkło termotropowe i fotochromatyczne w budownictwie , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 12/2007 ,

 

- Szklenie gazochromatyczne w architekturze , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 6/2007 
 
- Arkada słoneczna budynku „Solar Fabrik” we Freiburgu , Janusz Marchwiński,  Świat Szkła 5/2007


- Interaktywne, adaptacyjne, multimedialne – elewacje przyszłości , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 4/2007

 

- Szklenie elektrochromatyczne w budownictwie , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 3/2007 

 

- i-modul Fassade – przełom w regulacji mikroklimatu budynku , Marcin Brzeziński, Świat Szkła 2/2007

 

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

 

- Wielowarstwowe elewacje przeszklone a koncepcja przegrody interaktywnej ,  Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 1/2007 

 

- Budynki wielkoskalarne jako struktury szklarniowe Część 2, Janusz Marchwiński, Świat Szkła 1/2007

 

- Fasady. Rozwój i nowoczesność , Tadeusz Tarczoń, Świat Szkła 1/2007

 

- Kierunki rozwoju w projektowaniu elewacji przeszklonych , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 12/2006 

 

- Budynki wielkoskalarne jako struktury szklarniowe cz. 1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 12/2006

 

- Problem kształtowania okien słonecznych cz. 2 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 11/2006

 

- Problem kształtowania okien słonecznych cz. 1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 10/2006

 

- Budynek Centrum Olimpijskiego w Warszawie , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 9/2006

 

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

 

- Kompleks biurowy RONDO-1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 5/2006

 

- Energetyczna rola szklenia w zewnętrznych przegrodach budowlanych, Janusz Marchwiński, Świat Szkła 12/2005

 

- Fasadowość architektury słonecznej - na przykładach budynków biurowych , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 11/2005 

 

- Wielofunkcyjne ściany aktywne słonecznie w architekturze. Część 2 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 10/2005

 

- Wielofunkcyjne ściany aktywne słonecznie w architekturze. Część 1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 9/2005

 

- Przestrzeń wewnętrzna atriów przeszklonych , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 8-8/2005

 

- Funkcja estetyczna struktur szklarniowych w architekturze. Część 2 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 6/2005 

 

- Funkcja estetyczna struktur szklarniowych w architekturze. Część 1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 4/2005

- Aspekt użytkowy przestrzeni szklarniowych w budynkach biurowych i przemysłowych Część 2, Janusz Marchwiński, Świat Szkła 3/2005

- Aspekt użytkowy przestrzeni szklarniowych w budynkach biurowych i przemysłowych Część 1, Janusz Marchwiński, Świat Szkła 2/2005 

 

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik