Ľahký obvodový plášť budovy alebo haly predstavuje významný architektonický prvok, ktorý budovu nielen chráni, ale aj predáva. Moderné obvodové plášte plnia nielen architektonicko-estetickú funkciu, ale aj vytvárajú obálku budovy, ktorá zabezpečuje kvalitu vnútorného prostredia. Opláštenie chráni interiér pred poveternostnými vplyvmi a zároveň musí spĺňať vysoké nároky na tepelnoizolačné vlastnosti. Architektonické riešenie celosklenenej fasády so sebou prináša niekoľko zásadných otázok týkajúcich sa nárokov na estetiku a tepelnoizolačné vlastnosti použitých materiálov.
Čo je ľahký obvodový plášť?
Zasklený ľahký obvodový plášť je architektonickým prvkom alebo konštrukčným systémom používaným v súčasnom stavebníctve. Stručne povedané, je to „vonkajšia škrupina budovy“, ktorá slúži na ochranu konštrukcie pred nepriaznivými poveternostnými podmienkami a zároveň zlepšuje estetický vzhľad budovy. Sú to práve obvodové steny, ktoré umožňujú maximálny prenos svetla do interiéru. To môže znížiť potrebu umelého osvetlenia počas dňa, čo môže ušetriť energiu a vytvoriť svetlý a príjemný priestor pre užívateľov.
Hlavné vlastnosti ľahkých obvodových plášťov
- Sklenené povrchy: Či už okná, dvere alebo celé sklenené steny. Sklo môže byť jednovrstvové alebo izolačné dvojité, čo pomáha pri tepelnej izolácii.
- Maximálna priepustnosť svetla: Pomáha vytvoriť svetlý a príjemný interiér, zlepšuje celkový dojem z priestoru a znižuje spotrebu umelého osvetlenia.
- Moderný dizajn: Umožňuje architektom a dizajnérom experimentovať s estetikou budov a vytvárať atraktívny vzhľad zvonku aj zvnútra.
- Výhľad: Vďaka veľkým skleneným plochám si používatelia budovy môžu vychutnať panoramatický výhľad na okolie.
- Tepelná izolácia: Minimalizuje tepelné straty a zvyšuje energetickú účinnosť budovy.
- Zvuková izolácia: Sklo môže byť tiež navrhnuté tak, aby minimalizovalo prenikanie hluku z vonkajšieho prostredia do interiéru budovy.
Typy ľahkých obvodových plášťov
Na súčasných výškových budovách sa používajú jednoplášťové fasádne systémy, ku ktorým z konštrukčného hľadiska a spôsobu montáže patria dva základné typy - roštové fasády a panelové fasády. Materiály, ktoré sa uplatňujú v skladbe ľahkých fasádnych systémov sú hliník a jeho zliatiny, oceľ, izolačné materiály, tesniace materiály ako silikóny, polysulfidy, polyuretány alebo akrylátové disperzie. Pri transparentných plášťoch platí, že ich dominujúcim materiálom je sklo. Posun v dematerializácii z hľadiska konštrukcie fasády od líniového kotvenia k bodovému kotveniu sklených tabúľ predstavujú bodovo kotevné zasklenia, ktoré sa uplatňujú v konštrukciách veľkoplošných zasklených stien alebo ako vonkajší plášť dvojitej transparentnej fasády.
Roštové fasády
Roštové plášte sú univerzálne využiteľné vo fasádnych aj strešných systémoch pre možnosť vyskladania šikmých a lomených fasád. Takéto systémy sú vytvárané z nosného roštu, ktorý pozostáva z tyčových prvkov (stĺpikov a priečnikov) a výplňových priehľadných, resp. nepriehľadných prvkov, ktoré sa kompletizujú na stavbe. Klasické skeletové systémy, ktoré sú charakteristické zvislými stĺpmi a vodorovnými priečlami vytvárajúcimi spolu rámové skeletové konštrukcie, boli uplatňované na prvých mrakodrapoch v Chicagu a New Yorku koncom 19. storočia, alebo ktoré použil Mies van der Rohe na zhmotnenie svojej vízie „kostry a kože“ v Lake Shore Drive v Chicagu v roku 1951. Fasády sú v tomto prípade tvorené nosnými stĺpikmi a priečnikmi, na ktoré sa upevňuje zasklenie. Medzi stĺpikmi a priečnikmi a sklenými tabuľami je umiestnené tesnenie zabraňujúce ich vzájomnému dotyku. Iným typom roštových fasád sú tzv. štruktúrované fasády. Pri nich je zasklenie upevňované na rošt bez krycích vonkajších líšt.
Panelové fasády
Panelové fasádne systémy sa vyrábajú ako vopred pripravené prvky a komponenty najčastejšie na výšku jedného podlažia vrátane výplňových prvkov, preto sú vhodné na kotvenie k vodorovným konštrukciám skeletových alebo tubusových systémov. Príprava kompletizovaného fasádneho dielca so zasklením a osadením doplnkových prvkov prebieha vo výrobnej hale. Z hľadiska miery prefabrikácie predstavujú v súčasnosti z používaných typov plášťov najvyššiu úroveň. Panelovými typmi plášťov je možné dosiahnuť rôzny výraz fasády pomocou zakomponovania netransparentných parapetných častí, alebo striedaním transparentných a farebných netransparentných panelov na výšku jedného podlažia.
Bodovo kotvené zasklenia
Bodovým kotvením zasklenia sa dosahuje maximálna transparentnosť bez rušivých vplyvov konštrukcie, pretože sklené tabule sú spájané silikónovými pruhmi. Tabule skla sú kotevné pomocou spiderov, alebo nerezovými terčmi v rohoch štyroch susediacich tabúľ. Tieto zasklenia sa uplatňujú v oplášteniach výškových budov vo forme vonkajšieho plášťa pri dvojitých transparentných fasádach, alebo vo forme veľkoplošných zasklených stien cez viacero podlaží. Zasklené steny uzatvárajú vstupné haly v rámci pôdorysu prvého nadzemného podlažia výškovej budovy, alebo jej pridruženej podnože.
Dvojité transparentné fasády
Dvojité transparentné fasády v porovnaní s jednoduchými fasádami predsadením druhého plášťa dokážu na výškových budovách zabezpečiť účinnejšiu ochranu proti vonkajšiemu hluku, slnečnému žiareniu systémom žalúzií v medzipriestore a dosiahnutie priaznivej energetickej bilancie budovy. Vznikajú predsadením skleného vonkajšieho plášťa pred transparentnú fasádu, čím sa vytvorí medzipriestor, v ktorom sa umiestňujú zariadenia pre ovládanie intenzity slnečného žiarenia. Vonkajší plášť býva vo väčšine prípadov z tabúľ jednoduchého skla. Vnútorný plášť pozostáva z klasickej konštrukcie obvodových plášťov a zabezpečuje tepelnoizolačné a akumulačné požiadavky. V prípade realizácie dvojitých transparentných fasád bez napojenia medzipriestoru na prídavné zariadenia funguje medzipriestor ako tepelný nárazník, ktorý v zime znižuje tepelné straty a umožňuje pasívne využívanie slnečnej energie. V lete musí byť zabezpečené otvorenie vonkajšieho skleného plášťa pre odvedenie teplého vzduchu.
Materiály a inovácie vo fasádnych systémoch
V súčasnej dobe vyhľadávajú architekti, projektanti, ale i stavební technici produkty, ktoré by zodpovedali nielen súčasným, ale predovšetkým budúcim potrebám stavebného trhu. Požiadavky na úsporu energie v stavebníctve sú stále prísnejšie, zvlášť v otázke tepelnej izolácie. Zároveň je záujem o materiál, ktorý by tieto potreby flexibilne zohľadňoval. Jedným z nezastupiteľných materiálov v stavebníctve je sklo.
Hliníkové systémy Cortizo
Spoločnosť Cortizo Vám postupne predstaví príklady výrobkov vhodných pre použitie na rôznych typologických druhoch stavieb. Základom obvodového plášťa sú fasádne systémy TP 52 a SG 52, ktoré zabezpečujú veľkú presvetlenosť vnútorných priestorov a zároveň vysokú tepelnú izoláciu. Inovácie v hliníkových fasádach napredujú a z bežnej stĺpikovo-priečnikovej štruktúrovanej fasády sa stáva elementová fasáda so svojimi výhodami. Dodávatelia hliníkových systémov neustále inovujú i najmenšie detaily systému. Moderné systémy ponúkajú mnoho variantov ľahkých fasád s pohľadovou šírkou od 50 až do 86 mm. Spoločnosť Cortizo predstavuje zaujímavé referencie a možnosti navrhnutých individuálnych riešení.
Okolo obvodovej steny je 600 m² dvojitého plášťa, ktorý tvoria žalúzie CORTIZO na ochranu pred slnečným žiarením a sú účinným riešením na reguláciu dopadu slnečných lúčov na vnútornú teplotu budovy, pretože žalúzie žiarenie absorbujú a odrážajú, čo zvyšuje energetickú účinnosť objektu. Zároveň fungujú aj ako dekoratívny prvok a dodávajú fasáde jedinečný vzhľad. V tomto prípade bol vyvinutý systém vlastných hliníkových žalúzií s lichobežníkovým prierezom 30 (50) x 300 mm a dĺžkami 6470 mm a 2640 mm. Na jeho ochranu a farebné prevedenie bol použitý brúsený eloxovaný povrch. Dvojitý plášť z hliníkových profilov ponúka dynamické vnímanie a rôznorodosť fasády iba s použitím jednej farby, ktorá sa pozorovateľovi zobrazuje rôzne v závislosti od stupňa sklonu žalúzií, čím vytvára vizuálny dialóg s používateľom.
Inovatívne sklá od AGC Glass Europe
Spoločnosť AGC Glass Europe ponúka širokú paletu produktov, ktoré sa zameriavajú na úsporu energií. Samostatnou kapitolou je riešenie nepriehľadných častí v mieste stropných dosiek a podláh, tzv. parapetov. Kvalitne navrhnuté riešenie musí spĺňať vysoké nároky na tepelnú izoláciu, estetický vzhľad, prípadne súlad s transparentnou časťou fasády. Novinkou v produktovom portfóliu spoločnosti AGC Glass Europe je izolačné sklo Thermobel® VIP.
Vákuovoizolačné panely integrované do izolačného skla optimálne tepelne izolujú. Thermobel® VIP je izolačné zasklenie, ktoré je určené na medziokenné panely, tzv. parapety. Vďaka využívaniu nových technológií dosahuje Thermobel® VIP hodnotu Ug až 0,15 W/(m²K). Vnútri hermeticky uzavretej dutiny sa nachádza vákuovoizolačný panel, ktorý zaisťuje optimálnu tepelnú, ale i hlukovú izoláciu. Vďaka subtílnemu sklu, ktoré sa dá veľmi jednoducho aplikovať do rovnakého fasádneho profilu ako celá transparentná časť fasády, možno ušetriť nemalé peniaze za profilový materiál, ale aj znížiť časovú náročnosť pri samotnej realizácii fasády.
Technické parametre a výhody Thermobel® VIP
Vonkajšia nepriehľadná tabuľa skla môže byť tvorená smaltovaným sklom Colorbel® v širokej palete farieb RAL alebo môže byť zo skla Lacobel® T / Matelac® T v škále 15 farieb. Práve použitie skla Colorbel® ponúka širokú škálu farieb na vytvorenie osobitého vzhľadu budovy. Ide o tepelne tvrdené sklo s povrchom pokrytým farebným smaltom, ktoré zaručuje optimálnu mechanickú odolnosť, takže sa veľmi dobre vyrovnáva s extrémnymi teplotnými rozdielmi a UV žiarením. Ak túžite po vysokej reflexnosti, je tým pravým Lacobel® T. Naopak, zamatový povrch skla Matelac® T dodá budove neobvyklý matný vzhľad. Oproti iným materiálom je veľmi odolný proti znečisteniu a poškrabaniu.
Porovnanie vlastností izolačných riešení pre parapety:
| Materiál/Systém | Hodnota Ug [W/(m²K)] | Typická hrúbka | Hlavná výhoda |
|---|---|---|---|
| Bežné izolačné materiály | 0,5 - 1,1 | cca 150 mm | Štandardné riešenie |
| Thermobel® VIP | 0,15 - 0,3 | Subtílne sklo | Úspora miesta a extrémna izolácia |
Ekologické koncepty a energetická efektívnosť
V súčasnosti prechádzame obdobím ubúdania tradičných zdrojov energií a vyžadovania ekologického správania. Koncept ekologickej fasády má za cieľ nielen šetriť energiou, ale energiu aj získavať. Aspekt získavania energie sa rieši pomocou slnečných kolektorov a solárnych fotovoltaických modulov, ktoré sú súčasťou zasklenia fasády. Získaná energia sa potom využije na zabezpečenie tepelnej pohody. Súčasťou moderných riešení je aj kontrolovaná ventilácia a integrované tienenie. V prípade osvetlenia je ochrana pred priamym slnečným žiarením zabezpečená integrovanými slnečnými lamelami, ktoré sú v spustenom stave takmer neviditeľné a umožňujú nerušený výhľad do exteriéru. Výmenu vzduchu možno zaistiť priamo vo fasáde cez technický modul v prechodoch medzi podlažiami.
ako funguje systém dvojplášťovej fasády || energeticky úsporný dizajn
Kotviace prvky a bezpečnosť
Dôležitým kritériom je aj pevnosť a bezpečnosť kotviaceho systému fasády k nosnej konštrukcii stavby. Ak tento systém nie je dostatočne tuhý, môže dôjsť k roztváraniu spojov, čo naruší vodotesnosť a vzduchotesnosť fasády. Pri zlyhaní systému môže dokonca dôjsť k vypadnutiu celého fasádneho elementu. Pri vyšších stavbách, kde sú účinky zaťaženia vetrom výraznejšie alebo je potrebné kotviť elementy s vyššou hmotnosťou, je nevyhnutné použiť masívnejšie kotviace prvky. Masívnejší kotviaci element je vyrobený ako oceľový zvarenec umožňujúci aj smerovú rektifikáciu.
Overovaná nesystémová kotva (zvarenec) ľahkého obvodového presadeného plášťa bola laboratórne overovaná v dvoch konfiguráciách - častej a hraničnej polohe L-profilu. Obe polohy boli cyklicky zaťažené silou 5-6 kN a ani pri jednej skúške nebola závitová tyč M12 porušená alebo plasticky zdeformovaná. Konzola bola v hraničnej polohe L-profilu zaťažená silou 8 kN a pri tejto skúške zostala na závitových tyčiach M12 plastická deformácia - vyhnutie tyčí o 2 mm. Ohnutie je viditeľné vo voľnej časti tyče, nie v zvare, ktorý naďalej aj po realizácii experimentu pôsobí bez porušenia ako votknutie. Predpokladaná maximálna charakteristická sila uvedená v statickom posudku pre kotvu K03 v nárožných oblastiach obvodu objektu je 1,58 kN (návrhová 1,58 * 1,5 = 2,37 kN). Skúška potvrdila odolnosť kotviaceho prvku, vysokopevnostných tyčí M12 a pripojenia L-profilu k prvku. Na základe skúšok je možné skonštatovať, že kotviaci element je dostatočne únosný a pevný. Plastická deformácia, ktorá vznikla pri pôsobení extrémneho zaťaženia, nemá vplyv na bezpečnosť konštrukcie. Uvedený postup vhodne ilustruje možnosti overovania nesystémových nosných prvkov inak ako numerickými výpočtovými metódami, ktoré vždy nemusia správne vystihnúť reálne pôsobenie konštrukcie.
Aplikácia v moderných stavbách a prípadové štúdie
Vďaka svojej atraktívnosti a funkčnosti sa ľahké obvodové plášte široko používajú v moderných komerčných budovách, obytných budovách a verejných budovách, ako sú múzeá, galérie a kancelárske budovy.
Nová budova prednáškovej sály INDUVA
Projekt novej budovy prednáškovej sály vytvoril Francisco Valbuena, hlavný architekt technického oddelenia univerzity vo Valladolide, v spolupráci so spoločnosťou Tres Arquitectas. Zaberá stavebnú plochu 5 845 m² rozdelenú do šiestich podlaží a 34 učební s cieľom ubytovať až 2 500 študentov bakalárskeho štúdia na Fakulte priemyselného inžinierstva. Budova je presvetlená, pohodlná a energeticky účinná, s takmer nulovou spotrebou energie, prispôsobená novým paradigmám vo vzdelávaní a novým technológiám, ktoré sa uplatňujú pri vzdelávaní vysokoškolských študentov. Pri návrhu budovy prednáškovej sály INDUVA sa zohľadnili kultúrne, technické a sociálne podmienky danej lokality s cieľom optimalizovať jej environmentálne dopady a jej koncepciu ako vysoko energeticky účinnú budovu. Budova prednáškovej sály už získala certifikát GREEN 5 LEAFS, čo je najvyšší stupeň udržateľnosti pre budovy v Španielsku, a môže získať celosvetový certifikát LEED PLATINUM.
Na fasádach učební (severovýchodná a juhozápadná strana) bolo nainštalovaných viac ako 1 900 m² závesných stien CORTIZO radu TP 52 a TPV 52, tradičného fasádneho alebo tyčového systému zloženého z hliníkových stĺpikov a priečnikov s pohľadovou líniou 52 mm, ktoré tvoria nosnú konštrukciu. Tým sa dosiahol prestup prirodzeného svetla do vnútorných priestorov, pričom sa na šiestich poschodiach budovy vytvorila zasklená plocha od podlahy po strop. Fasády sú zároveň chránené pred priamym žiarením konštrukciou kolmých rebier, ktoré podopierajú mriežky vyrobené z vysekávaných kompozitných panelov CORTIZO. V tomto prípade sa kompozitný panel použil na konfiguráciu mriežok aj na zakrytie fasád v ich nepriehľadných častiach. Aj pre vstupy do budovy si architekti vybrali riešenia CORTIZO. Konkrétne sa rozhodli pre koplanárny systém Dvere Millennium Plus 70, ktorý vyniká vynikajúcimi tepelnými vlastnosťami.
Terminál výletných lodí Getxo
Nový terminál Getxo vyzerá ako veľký sklenený kontajner s plášťom, ktorý technické oddelenie spoločnosti Uxama vyriešilo pomocou závesnej steny CORTIZO. Oddelenie architektúry a inžinierstva spoločnosti CORTIZO úzko spolupracovalo so štúdiom Ajuriegurra Tres Arquitectos a so spoločnosťou Fachadas Singulares Uxama. Celkovo bolo nainštalovaných 1 330 m² závesných stien, usporiadaných ako nosná konštrukcia z hliníkových stĺpikov a priečnikov s prierezom 52 mm a lakovaných sivou farbou. Ide o tradičný alebo tyčový systém, pri ktorom je sklo pripevnené k vodorovným okrajom kombináciou priebežného prítlačného profilu pripevneného k priečnikom a skrytého pod ozdobným profilom alebo krytom, ktorý má v tomto prípade oválny tvar. Aj tu sa uplatnil minimalistický dizajn zábradlia View Crystal Plus od spoločnosti CORTIZO. Jedným z cieľov štúdia Ajuriaguerra Tres bolo navrhnúť dynamicky vyzerajúcu budovu. To bolo možné vďaka veľkej rozmanitosti profilov a existujúcich mechanických spojov pre novú generáciu fasád CORTIZO, ktoré umožnili realizáciu závesnej steny so sklonom 15° na severnej a južnej strane, úplne vertikálne na východe a západe a so sklenenými prechodmi v štyroch rohoch.
Výškové budovy
Architektúra výškových stavieb sa vyznačuje rozmanitosťou hmotových a fasádnych riešení. Na fasádach výškových budov sa uplatňujú ľahké transparentné plášte, ktoré sú vyrábané ako prefabrikované systémové prvky, avšak nie uniformné, ale poskytujúce požadovanú rôznorodosť riešení výrazu fasády a jej farebnosti. Príkladmi môžu byť Torre Espacio a Torre de Cristal postavené v rokoch 2007 - 2008 v španielskom Madride. Torre de Cristal ako už vyplýva zo samotného názvu budovy pripomína tvar krištáľu a je považovaná za jednu z najelegantnejších výškových budov v Španielsku. Fasáda je riešená ako dvojitá transparentná fasáda, pričom je atypická tým, že vonkajší plášť je z izolačných dvojskiel a vnútorný plášť je z jednoduchého zasklenia. Netypická dvojitá fasáda je aplikovaná na budove, ktorá sa za obdobie od svojho postavenia stala symbolom španielskej Barcelony. Torre Agbar, alebo gejzír, ako je nazývaná v literatúre, má vnútorný plášť tvorený netransparentným sendvičovým obkladom na železobetónovom stenovom tubuse, ktorý je perforovaný okennými otvormi. Vonkajší plášť vytvárajú sklené pohyblivé transparentné a translucentné lamely. Budova je opatrená senzormi na vonkajšiu teplotu, ktoré regulujú otváranie a zatváranie sklených lamiel na fasáde budovy tak, že znižujú spotrebu energie na chladenie.
Odporúčania pre projektantov a architektov
Odporúča sa, aby si architekti a projektanti najprv zistili viac informácií o možnostiach riešení ľahkej fasády, dôslednejšie sa oboznámili s technickými parametrami vybraného konkrétneho systému a potom to všetko zakomponovali do návrhu. Pri opačnom postupe vždy vznikajú problémy. Treba zvážiť architektonické riešenie, vzhľad, funkciu, účel a v neposlednom rade výber materiálov. Ak sa navrhujú atypické ľahké fasády, treba ich konzultovať v dostatočnom časovom predstihu vzhľadom na čas venovaný projekcii parametrov, dispozícii, rozpočtu a testovaniu. Stavba musí byť navrhnutá tak, aby bola počas celej životnosti v súlade so základnými požiadavkami, chránená pred vetrom, dažďom, hlukom a vibráciami. Výber typu fasádneho plášťa závisí aj od požiadaviek na energetickú efektívnosť budovy.