Dzięki zastosowaniu zoptymalizowanych termicznie okien i fasad, wydajnych instalacji grzewczych oraz odpowiednio sterowanych instalacji wentylacyjnych sprzężonych z układami odzysku ciepła, możemy w znacznym stopniu ograniczyć zużycie energii pierwotnej w okresie zimowym.
Jednocześnie zastosowanie w budownictwie – a zwłaszcza w budowie dużych obiektów – przepuszczających światło elementów architektonicznych powoduje szybkie prze grzewanie pomieszczeń w okresie letnim. Jednakże można temu zapobiec dzięki zastosowaniu odpowiednich instalacji chroniących przed nasłonecznieniem.
Zewnętrzne elewacje budynków o zoptymalizowanej charakterystyce termoizolacyjnej, odznaczające się zwartą konstrukcją i znacznym udziałem powierzchni okien umożliwiają wprawdzie wykorzystanie w okresie zimowym ciepła promieniowania słonecznego, latem jednakże prowadzą do bardzo silnego i niepożądanego naświetlania i nagrzewania się pomieszczeń.
Niezależnie od „silnego uzbrojenia” obiektów budowlanych w urządzenia klimatyzacyjne, omawiany problem można próbować rozwiązać przy użyciu innych środków. Cel jest zawsze ten sam: dynamiczne i dostosowane do potrzeb użytkownika pomieszczeń sterowanie wykorzystaniem energii słonecznej – w tym zarówno światła, jak i ciepła promieniowania słonecznego.
W charakterze „regulatora” coraz częściej wykorzystuje się mocowane na powierzchni fasad układy, odznaczające się znaczną powierzchnią lameli stanowiących bardzo skuteczną formę ochrony przed nasłonecznieniem, albowiem w wypadku ich zastosowania podstawowe procesy – tzn. pochłanianie i odbijanie promieniowania słonecznego – zachodzą na zewnętrz budynku, co zapewnia konwekcyjne „odpychanie” ciepła promieniowania słonecznego oraz ochronę przed nagrzaniem.
Przezroczysta ochrona przed nasłonecznieniem
Wprawdzie zarówno możliwość wykorzystania do ochrony przed nasłonecznieniem instalacji wykonanych z elementów częściowo przepuszczających promieniowanie, jak i przekonanie o skuteczności ich funkcjonowania nie stanowi żadnej nowości, to jednak w kręgach specjalistów nie mają one charakteru powszechnie uznawanego poglądu. Mocowane do fasad panele szklane jako skuteczna tarcza przeciwsłoneczna? Jednakże np. będąca wytwórcą szklanych lameli firma COLT na przestrzeni ostatnich 20 lat zrealizowała ponad 200 projektów opartych na ich wykorzystaniu.
Obserwacje optycznych i termicznych własności szkła poddanych działaniu promieniowania słonecznego prowadzą do coraz silniejszego przekonania o skuteczności „szklanej” ochrony przed nasłonecznieniem. Załączona ilustracja obrazuje najważniejsze z zachodzących zjawisk, na przykładzie lameli wykonanej ze zwykłego, zielonego szkła float.
Ochrona przeciwsłoneczna przy użyciu lameli szklanych. Ilustracja zjawisk związanych z promieniowaniem słonecznym i zachodzących w bezpośrednim sąsiedztwie fasady i zamontowanych na zewnątrz szklanych lameli
Taka monolityczna płytka o grubości wynoszącej tylko 8 mm wytłumia prawie 2/3 energii padającego promieniowanie słonecznego. Jednocześnie następuje „blokada” 1/3 promieniowania świetlnego, przy czym 2/3 widma promieniowania świetlnego przechodzi przez elementy ochrony przeciwsłonecznej, co pozwala na zapewnienie bardzo dobrego oświetlenia pomieszczeń budynków naturalnym światłem dziennym.
Ważnych kryterium jakości współczesnego systemu ochrony przeciwsłonecznej jest dobra przepuszczalność światła połączona z niską przepuszczalnością energii oraz wiernością odtwarzania barw światła przepuszczonego. Istotne jest również utrzymanie dobrej przezroczystości nawet przy całkowicie zamkniętych lamelach. Jest to czynnik korzystnie wpływający na dobre samopoczucie użytkownika budynku i jego poczucie komfortu.
Różnorodność rozwiązań opartych na wykorzystaniu szkła
Istnieje wiele rozwiązań zapewniających ochronę przed nasłonecznieniem i opartych o zastosowa nie szkła. Obok prostych lameli szklanych wykonanych ze szkła barwionego, stosuje się również ele menty wykonane ze szkła pokrytego miękką lub twardą powłoką pełniącą rolę warstwy odbijającej lub dekoracyjnej.
Częstokroć stosuje się powłoki sitodrukowe mające postać najprzeróżniejszych wzorów dekoracyjnych oraz odznaczające się zróżnicowaniem pod względem zabarwienia i gru bości powłoki. Dopełnienie tej gamy możliwości stanowi zastosowanie różnego rodzaju barwnych folii i zróżnicowanej techniki zdobienia szkła. Obok elementów matowych (nieprzezroczystych) stosuje się również się elementy półprzezroczyste i częściowo przezroczyste.
Strukturalne elementy szklane najczęściej wykonywane są z klejonego szkła bezpiecznego – zwłaszcza te, które funkcjonują jako przeszklenia pułapowe bądź stropowe i znajdują się ponad głowami ludzi. Stan taki jest konsekwencją nie tylko wdrażania stosownych norm, lecz również wynikiem dążeń urzędów budowlanych i dziś stanowi już standard w prawie wszystkich krajach przemysłowych.
Względy estetyczne powodują, że nader często stosowane są mocowane punktowo elementy wykonane ze szkła hartowanego. W ostatnich latach na rynku coraz częściej zaczęły się pojawiać elementy szklane wykonane ze szkła półhartowanego (wzmocnionego ter micznie). Dzięki takim własnościom, jak korzystniejszy obraz siatki spękań i wyższa wytrzymałość szczątkowa, szkło to powoli wypiera szkło hartowane.
W wypadku szklanych elementów strukturalnych bardzo ważnym czynnikiem jest zapewnienie, aby w wypadku pęknięcia takiego elementu utrzymał się on jeszcze w fasadzie przez pewien określony czas i pod określonym obciążeniem, nie spadając od razu na dół. Jest to czynnik bardzo istotny z punktu widzenia bezpieczeństwa osób znajdujących się poniżej takiego elementu. Konieczne jest tu przestrzeganie stosownych norm i przepisów budowlanych, które – jeśli chodzi o elementy szklane mocowane na fasadach punktowo – nigdzie nie są tak konserwatywne i rygorystyczne, jak w Niemczech.
Parametry techniczne
Parametrem o decydującym znaczeniu jest tutaj tzw. współczynnik Fc*), znany także pod nazwą współczynnika tłumienia instalacji przeciwsłonecznej. W wypadku samych lameli przeciwsłonecznych dobre przybliżenie ich własności daje również współczynnik przepuszczalności energii. Określenie tych wartości ma istotne znaczenie z punktu widzenia konfiguracji położenia lameli. Geometria całego układu odgrywa tu bowiem istotną rolę. W celu uzyskania wymaganych para-metrów konieczne jest dokładne modelowanie.
Duże znaczenie ma również lokalizacja instalacji: jeśli bowiem za kryterium oceny przyjmiemy geometrię padającego promieniowania słonecznego oraz jego intensywność, to południowa fasada zlokalizowana w Kopenhadze będzie się zachowywać całkiem inaczej niż fasada znajdująca się w Phoenix w stanie Arizona.
*) Współczynnik tłumienia energii, określający wielkość tłumienia energii promieniowania słonecznego przeni kającego przed dany ośrodek, jak np. materiał elementu instalacji przeciwsłonecznej; określany również mianem współczynnika redukcji zacienienia. Wynosząca 0,25 wartość współczynnika Fc oznacza, że 25% energii promieniowania słonecznego przechodzi z zewnątrz do wnętrza pomieszczenia.
Kolejnym istotnym kryterium jakościowym jest przepuszczalność światła. Jeżeli montowana na zewnątrz instalacja przeciwsłoneczna ma jednocześnie służyć jako instalacja chroniąca przed oślepieniem zbyt intensywnym promieniowaniem świetlnym, to w takim wypadku częstokroć może dojść do nadmiernego zacienienia pomieszczenia wywołanego znacznym zmniejszeniem luminan cji. Dzieje się tak zazwyczaj wówczas, gdy lamele wykonane są ze szkła matowego.
Lepsze z punktu widzenia koncepcji rozwiązanie polega na rozdzieleniu tych dwóch zadań i zastosowaniu „światłoprzepuszczalnych” elementów chroniących przed nasłonecznieniem. W zależności od m.in. od ukształtowania pomieszczenia oraz rodzaju miejsca pracy ochrona przed oślepieniem dostosowywana jest do wymagań związanych z zapewnieniem określonych warunków w miejscu pracy i polega zazwyczaj na zastosowaniu montowanych wewnątrz elementów osłono wych.
Pozwala to nie tylko na oszczędność energii, lecz również na poprawę samopoczucia użytkownika pomieszczenia. Obowiązującymi normami są tu w tym wypadku m. in. norma EN13363 Urządzenia przeciwsłoneczne w połączeniu z przeszkleniami, jak i norma DIN4108-2 Izolacja termiczna i oszczędność energii w budynkach.
Ruchome lamele są bardzo efektowne. Szczególnie w wypadku elewacji wschodnich i zachodnich opłaca się montowanie automatycznie sterowanych, śledzących położenie słońca instalacji przeciwsłonecznych
Ruchomość
Zarówno bezpośrednie, jak i pośrednie sterowanie oświetleniem i ciepłotą pomieszczenia uzyskuje się dzięki zastosowaniu ruchomych instalacji, które mogą śledzić poło żenie słońca i dostosowywać się do niego. Jest to logiczne, albowiem zarówno położenie słońca względem danego obiektu, jak i lokalne warunki atmosferyczne podlegają określonym procesom dynamicznym. Szczególnie w wypadku układów montowanych od strony wschodniej i zachodniej, gdy zachodzi potrzeba montażu instalacji odznaczającej się wysoką efektywnością, opłaca się montować śledzące ruch słońca, nadążne i automatycz nie sterowane urządzenia przeciwsłoneczne.
Zastosowanie lameli o dużych rozmiarach prowadzi częstokroć do znacznego wzrostu sił wewnętrznych występujących w instalacji, która oprócz tego musi wytrzymać inne obciążenia – zarówno statyczne, jak i dynamiczne (parcie wiatru, obciążenie pokrywą śnieżną lub lodową, itp.). Nadające się do montażu na fasadach i odznaczające się wysoką żywotnością silniki są obok inteligentnych systemów sterowania i regulacji równie niezbędne, jak wysoka dokładność wykona nia elementów mechanicznych.
Technika ochrony przed nasłonecznieniem oparta o wykorzystanie lameli szklanych nie należy do najwyżej cenionych, ale – pomijając aspekty czysto funkcjonalne – systemy te zdobywają sobie zwolenników dzięki swym walorom estetycznym oraz dzięki temu, że nadają one budynkowi charakterystyczne, indywidualne „oblicze”, które w wypadku zastosowania ruchomych lameli nieustannie się zmienia budząc niesłabnące zainteresowanie.
Manfred Starlinger
COLT INTERNATIONAL
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
więcej informacj: Świat Szkła 5/2011
