Fasády v skúške ohňom
Vlny extrémnych horúčav postihujú počas letných mesiacov už aj regióny mierneho podnebného pásma, čo sme na vlastnej koži zažili uplynulé leto. Aké sú predikcie vývoja klímy a ako to môže ovplyvniť výber či vývoj nových fasádnych systémov?
Nezvyčajne vysoké teploty 40 °C a viac sužovali tento rok napríklad Francúzsko, vôbec prvý raz v histórii ich namerali aj vo Veľkej Británii či v Nemecku. Hodnoty vysoko nad priemerom ukazoval teplomer aj na Slovensku a v Maďarsku a rekordy neobišli ani severnú Európu.
Slovenský hydrometeorologický ústav (SHMÚ) zaznamenal tento rok extrémne vysoké teploty v neobvyklých lokalitách Slovenska – teplota vystúpila na 38 až 40 °C aj v kotlinách stredného Slovenska s nadmorskou výškou 300 až 420 metrov. Mnohé stanice SHMÚ namerali hodnoty, ktoré prekonali dovtedajšie rekordy o 1 až 2,5 °C.
Územná štúdia Slovenska o zmene klímy uvádza, že v dôsledku globálneho otepľovania sa môže na našom území zvýšiť priemerná teplota vzduchu do roku 2075 o 2 až 4 °C. V praxi sa to prejaví tak, že napríklad na Liptove budú v budúcnosti bežne vládnuť teplotné pomery, ktoré sú dnes charakteristické pre Podunajskú nížinu.
Vážnosť situácie podčiarkla tento rok aj správa Svetovej meteorologickej organizácie (WMO), o ktorej v polovici leta prostredníctvom agentúry AFP informovala TASR. „Vlny horúčav sú čoraz častejšie a tento trend bude pokračovať minimálne do 60. rokov tohto storočia, a to bez ohľadu na úspech v úsilí o zmiernenie klimatických zmien,“ uviedol Petteri Taalas, tajomník WMO.
Čo s tým má spoločné stavebníctvo?
Je zrejmé, že dôsledky klimatických zmien budú klásť ešte väčšie požiadavky na zachovanie optimálnej teploty v mestských blokoch i samotných budovách. Veľká časť existujúcej zástavby už teraz bojuje s prehrievaním vnútorných priestorov stavieb v letných mesiacoch, či už pre konštrukčné nedostatky, alebo hromadenie tepla v tzv. mestských tepelných ostrovoch.
Prehrievanie je pritom problém, ktorý treba v budovách a ich mestskom prostredí riešiť komplexne – svoju úlohu tu zohráva zvolená tepelná izolácia, respektíve tepelnoizolačné vlastnosti vonkajšieho plášťa stavby, ventilačný systém objektu, orientácia sklených plôch a ich tienenie, ale aj množstvo zelene, ktorá sa nachádza v bezprostrednom okolí stavby.
Keďže samotná fasáda je v priamom styku so slnečným žiarením, z hľadiska prestupu tepla by mala fungovať ako bariéra, ktorá zamedzuje výmene energie medzi exteriérom a interiérom. V zime by teda mala brániť únikom tepla, v lete zasa brániť vytváraniu nadbytočných solárnych ziskov. „Vo všeobecnosti dochádza k prenosu tepla v rámci budovy zo 40 % prostredníctvom strechy. 25 % pripadá na obvodové múry a 15 % predstavuje podlaha.
Tepelným stratám a prestupu tepla sa nedá úplne zabrániť, je však úlohou dizajnéra (projektanta) prostredníctvom návrhu manažovať, ako rýchlo to bude prebiehať – regulovať výmenu tepelnej energie možno vďaka využívaniu vhodných stavebných materiálov a techník, ktoré zabezpečia dobrú tepelnú izoláciu,“ vysvetľuje architekt a urbanista Eduardo Souza, editor v oblasti materiálov pre portál
Archdaily.com.
Chladenie zatienilo aj tepelnú ochranu
Zatiaľ čo ochranu pred únikom tepla možno v súčasnosti vďaka tepelnoizolačným materiálom realizovať relatívne jednoducho, s ochladzovaním interiéru je to o čosi zložitejšie. Teplo totiž vzniká prirodzene z akejkoľvek formy energie vrátane ľudskej činnosti alebo elektronických zariadení. Chlad sa naproti tomu generuje komplikovanejšie, a teda aj nákladnejšie.
Dosiahnuť efektívnu ochranu budovy pred prehrievaním a postarať sa o prirodzené chladenie je preto obrovskou výzvou stavebného sektora aj architektúry.
Svetová rada pre zelené budovy uvádza, že chladeniu napomôže najmä prirodzená ventilácia (ideálne pomocou protiľahlých otvorov v obálke domu alebo komínového efektu). Pasívne vetranie dokáže usporiť 25 až 50 % nákladov na klimatizáciu.
Zamedzením prestupu slnečného žiarenia pomocou vonkajších tieniacich prvkov možno redukovať prehrievanie o 73 až 90 %. Zeleň pre zmenu poskytne tieň, ktorý pomôže letné teploty vo vnútri budov stiahnuť o 2 až 9 °C. Na toto všetko treba myslieť ideálne už v projektovej fáze výstavby.
Samotná fasáda dokáže brániť prestupu slnečných lúčov do interiéru svojím tvarom, členením či výberom materiálov, ako je napríklad typ skla. „Optimálne a najefektívnejšie je však vonkajšie tienenie. Tu by som odporúčal riešiť fasádu a tienenie komplexne už v návrhu a zvoliť vhodný systém.
Možno využiť hliníkové horizontálne alebo vertikálne slnolamy, posuvné tieniace lodžia panely alebo screenové rolety. Takisto treba pamätať aj na údržbu a servis,“ podotýka Jaroslav Kažimír, obchodný manažér firmy RENSON pre Slovenskú a Českú republiku. Ako dodáva, každý nový projekt by mal obsahovať systém tienenia a ventilácie. „Žiaľ, ešte stále si niektorí investori a developeri myslia, že to nepotrebujú, a chcú na tom šetriť.
Neuvedomujú si, že vonkajšie tienenie je najefektívnejšie a prispieva k podstatným úsporám energie na chladenie, klimatizáciu a výrazne zlepšuje kvalitu vnútorného prostredia. Aj v prípade rekonštrukcií je dôležité zvoliť vhodné riešenie vonkajšieho tienenia. Nie vždy je to však možné, keďže sa s tým pri pôvodnej realizácii nepočítalo. Niekedy to vyžaduje pomocné konštrukcie, zvýšené náklady alebo špeciálne riešenie.“
posuvné lodžia panely, ktoré fungujú ako dynamické tienenie. Podľa potreby ich možno odsunúť alebo využiť ako protislnečnú clonu. | Zdroj: Renson
Svetlo je základ, ako však odstrániť teplo?
Zamedziť prehrievaniu by v princípe nemuselo byť také zložité. Súčasné tepelnoizolačné materiály a stavebné technológie sú dostatočne spoľahlivé na to, aby efektívne bránili nielen únikom tepla smerom von, ale aj prestupu nadbytočného tepla smerom dovnútra. Syndróm chorých budov, o ktorom sa už roky vedú veľké diskusie, však postavil investorov, architektov, ale aj dodávateľov stavebných riešení pred ďalšie výzvy.
Na našom území sa môže priemerná teplota vzduchu
zvýšiť do roku 2075 o 2 až 4 °C.
Keďže v budovách priemerný človek strávi až 90 % svojho času, stúpa aj jeho potreba denného svetla a čerstvého vzduchu v interiéri. Prirodzené osvetlenie je nesmierne dôležité na zachovanie psychickej pohody človeka i jeho zdravého biorytmu. Už teda nie je žiaduce ľudí v budovách uzatvárať, cieľom je ponechať ich v kontakte so svetom (a svetlom).
Bohaté zastúpenie sklených výplní či kompletne zasklené fasády sú čoraz žiadanejšie, na druhej strane však môžu predstavovať najväčšie riziko tepelných strát či nadbytočných solárnych ziskov. Dodávatelia okenných výplní a fasádnych systémov už na tento problém odpovedali tzv. protislnečnými sklami.
Ich výhodou je, že dokážu zastaviť prestup tepla zo slnečného žiarenia do interiéru bez toho, aby skreslili farby ako v prípade starších skiel alebo obmedzili výhľad, ako je to v prípade žalúzií či screenových roliet.
Obsahujú špeciálny povlak, ktorý odfiltruje tepelnú energiu, no zároveň umožní prestup svetla. V prípade trojskla prepúšťajú denné svetlo na viac ako 70 %, pri dvojskle výrobcovia deklarujú priepustnosť 75 %. Protislnečné sklá môžu nájsť uplatnenie v kanceláriách, školách, nemocniciach, ale aj rezidenčných objektoch.
Ďalší stupienok vo vývoji predstavuje dynamické elektrochromatické sklo, ktoré má na vonkajšej tabuli veľmi tenkú vrstvu oxidov kovu. Vďaka nízkemu elektrickému prúdu tak možno meniť sfarbenie skla z číreho na tmavé a zároveň regulovať množstvo tepla, ktoré prestupuje sklenou tabuľou. Jeho nastavenie sa dá riadiť automaticky či dokonca prostredníctvom mobilu.
Inteligentné fasády sú realitou
Futuristické vízie o prispôsobivých fasádnych riešeniach nám vďaka moderným technológiám nie sú v súčasnosti také vzdialené. Inteligentná fasáda by mala pôsobiť prirodzene a zároveň ponúkať technológiu, vďaka ktorej sa dokáže adaptovať na meniace sa podmienky vonkajšieho prostredia. Z toho dôvodu sa niektorým takýmto riešeniam hovorí aj adaptívne, prípadne responzívne fasády.
Jedno z unikátnych riešení ponúkajú veže Al Bahr Towers v Abú Zabí, ktoré navrhla architektonická kancelária AHR. Responzívna fasáda tejto stavby je inšpirovaná tradičným islamským tieniacim prvkom „mashrabiya“. Pri návrhu fasády využili projektanti parametrické modelovanie a nasimulovali pohyb tieniacich prvkov podľa miery slnečného žiarenia v priebehu celého roka.
Premenlivý tieniaci screen funguje ako predsadená fasáda, ktorá je inštalovaná na samostatnej závesnej konštrukcii dva metre pred vlastnou fasádou oboch veží. Každý prvok v tvare trojuholníka pokrytý sklolaminátom je naprogramovaný tak, aby reagoval na množstvo slnečného žiarenia a večer sa automaticky zatvoril.
Budova komunikačného a technologického hubu Media-ICT v Barcelone má pre zmenu fasádu vytvorenú z nafukovacích ETFE vankúšikov, ktoré sa otvárajú a zatvárajú na základe aktuálnych hodnôt teploty, vlhkosti a tlaku, aby tak optimalizovali energetickú bilanciu stavby.
Zachránia nás zelené a bioenergetické fasády?
Iné architektonické riešenia sa rozhodli posvietiť si na nedostatok zelene v hustej mestskej zástavbe. Podľa Agentúry na ochranu životného prostredia v Spojených štátoch môžu byť denné teploty v miliónových mestských populáciách o 1 až 3 °C vyššie než v ostatných oblastiach. Počas noci môže tento rozdiel predstavovať dokonca až 12 °C.
Zeleň účinne bráni prehrievaniu celých mestských blokov, ale aj samotných striech a fasád budov. Už pred niekoľkými rokmi zaujal svetovú verejnosť projekt Bosco Verticale (Vertikálny les) v Miláne z dielne talianskej kancelárie Stefano Boeri Architetti. Išlo o prototyp stavby, ktorá mala za cieľ upevniť vzťah medzi človekom a prírodou, zachovať biodiverzitu v „extrémnom“ prostredí výškovej budovy a zároveň riešiť problematiku veľkého mestského znečistenia.
Terasy a fasády obidvoch veží tak pokryla zeleň v celkovej ploche 30-tisíc m2. Tento zelený „záves“ absorbuje oxid uhličitý a škodlivé mikročastice, produkuje kyslík, reguluje vlhkosť, ale aj teplo zo slnečného žiarenia.
Pri zrode unikátnych fasádnych riešení vždy stála aj britská inžinierska spoločnosť Arup, ktorá patrí medzi najväčších technologických gigantov v oblasti stavebníctva a architektúry. Takmer pred dekádou sa podľa jej návrhu realizovala prvá bioreaktívna fasáda na svete.
BIQ House v Hamburgu využíva technológiu SolarLeaf. Jeho fasáda pozostáva z panelov, akýchsi fotobioreaktorov, ktoré obsahujú mikroriasy. Keďže tie absorbujú denné svetlo, panely môžu slúžiť ako dynamický tieniaci systém. Biomasa zároveň generuje teplo, ktoré sa dá uchovať na široké využitie v samotnej budove.
Verme, že unikátne fasádne riešenia, ktoré pomôžu riešiť problémy s prehrievaním a zároveň poskytnú široké možnosti kreatívneho stvárnenia budov, budeme v našich mestách vídať čoraz častejšie.
TEXT: Anna Salvová, FOTO: Maciej Lulko/v2com, ArchExist/v2com, Renson, Michael Denancé/v2com, Alessandra Chemollo/v2com
Zdroj: Renson Sunprotection Screens NV
