Najwyższy poziom rozwoju przeszkleń z wysoce specjalistycznymi powłokami w szybach i fasadach pozwala obecnie na kontrolę różnych parametrów szkła związanych z promieniowaniem cieplnym oraz światłem słonecznym. W ten sposób można precyzyjnie wpływać na takie parametry jak: odbicie, absorpcja i transmisja światła i ciepła.
Szkło na przykład może mieć wysoką przepuszczalność światła, ale nadal zatrzymywać promieniowanie cieplne – chociaż oba zjawiska należą do kategorii promieniowania elektromagnetycznego i różnią się jedynie długością fali. W związku z tym istnieje szeroki wybór szkieł ze specjalnymi powłokami termoizolacyjnymi oraz przeciwsłonecznymi, które są zoptymalizowane pod kątem precyzyjnie zdefiniowanych właściwości użytkowych, specjalnie dla ich zamierzonego zastosowania. Rozwój tych powłok miał decydujący wpływ na współczesny sposób tworzenia projektów architektonicznych z maksymalnie przeszklonymi frontami budynków lub nawet całkowicie szklanymi fasadami. Dopiero najnowsze generacje szyb termoizolacyjnych umożliwiają w pełni wykorzystanie przestrzeni dla przejrzystej architektury o niezbędnej efektywności energetycznej i doskonałym dopływie światła dziennego.
W praktyce jednak możliwości projektowe wielofunkcyjnych szyb zespolonych są rzadko wykorzystywane. Dzieje się tak dlatego, że instalowanie takich samych w swych funkcjach przeszkleń dla wszystkich kierunków i typów pomieszczeń, które nadal można zaobserwować w wielu budynkach (zarówno nowych, jak i remontowanych), marnują potencjał, który można wykorzystać tylko wtedy, gdy poszczególne strefy elewacji i orientacje stron świata zostaną odpowiednio podzielone. Kluczem do tego jest holistyczna koncepcja oszklenia 360°, która obejmuje wszystkie aspekty związane z promieniowaniem energetycznym, a także sam efekt wizualny przeszklenia.
Aby zoptymalizować planowanie elewacji z wykorzystaniem różnych funkcji i właściwości szkła w poszczególnych obszarach budynku, z uwzględnieniem jego położenia w stosunku do stron świata, zaleca się poleganie na producentach szkła termoizolacyjnego, takich jak Grupa SANCO, którzy posiadają w swoim asortymencie pełen zakres tego, co jest obecnie technicznie możliwe do zaoferowania. Dzięki temu szkło o różnych parametrach można zakupić u jednego partnera w ramach kompleksowego, całościowego planu obejmującego projektowany budynek.
Promieniowanie i jego właściwości w szkle termoizolacyjnym
Obecnie szyby w oknach i fasadach stosowane są głównie jako szkło termoizolacyjne. Jeszcze do niedawna tradycyjnie szyby zespolone składały się z dwóch tafli szkła połączonych ramką dystansową, a hermetycznie zamknięta przestrzeń między szybami była wypełniona gazem obojętnym. Takie dwuszybowe zestawy sprawdzały się od dziesięcioleci i zapewniały dobrą izolację termiczną. Są one oczywiście nadal oferowane, ale ze względu na znacznie zwiększone wymagania dotyczące efektywności energetycznej budynków trend wyraźnie zmierza w kierunku trzyszybowego szkła termoizolacyjnego. Jak sama nazwa wskazuje, trzy tafle szkła są łączone ze sobą w celu utworzenia gotowej do montażu jednostki szybowej. W takim przypadku wymagane są dwie ramki dystansowe, które tworzą dwie przestrzenie międzyszybowe. W zależności od wymagań projektowych budynku można zastosować również wysoce przezroczyste, odbarwione szkło float, takie jak EUROWHITE firmy Euroglas, które może być również stosowane jako szkło bazowe w celu dalszej optymalizacji padania światła dziennego, widoków bez zniekształceń oraz neutralności kolorów.
Powłoki napylane metodą magnetronową składają się w zależności od rodzaju z kilku warstw metali lub tlenków metali o grubościach wynoszących nanometry
Efekt izolacyjności termicznej szyby zespolonej lub termoizolacyjnej opiera się z jednej strony na gazie obojętnym znajdującym się w przestrzeni międzyszybowej. Z drugiej strony, szyby są powlekane specjalnymi cienkimi i praktycznie niewidocznymi dla oka warstwami metalu w warunkach wysokiej próżni w tak zwanym procesie magnetronowym (w żargonie technicznym zostają: „napylone“). Powłoki o niskiej emisyjności spełniają swoje zadania w zakresie izolacji termicznej głównie zimą, kiedy to zmniejszają ucieczkę ciepła na zewnątrz.
Z kolei powłoki o wysokiej selektywności zapobiegają przegrzaniu pomieszczenia spowodowanego promieniowaniem słonecznym w okresie letnim. Wpływ na właściwości termoizolacyjne szyby zespolonej oprócz odległości między szybami oraz rodzajem gazu w przestrzeni międzyszybowej ma również uszczelnienie krawędzi oraz zastosowanie w niej preferowanej w tej chwili w budownictwie energooszczędnym tak zwanej ciepłej ramki dystansowej. SANCO ACS (oznaczające właśnie taką ciepłą ramkę dystansową) nie tylko poprawia całkowity bilans cieplny okna, ale także zmniejsza podatność na kondensację pary wodnej na jego krawędziach nawet o 80 procent.
Budowa jednokomorowej szyby termoizolacyjnej
Parametry szyby istotne z projektowego punktu widzenia
Współczynnik przenikania ciepła (wartość U). Współczynnik przenikania ciepła jest najważniejszą wartością charakterystyczną dla szkła izolacyjnego. Określa ono przenikanie ciepła przez szybę podawaną jako wartość Ug lub straty ciepła dla całego okna (w tym ramy) podawane jako wartość Uw. Uwzględniane są wszystkie rodzaje transportu ciepła, tj. przewodzenie ciepła, konwekcja oraz promieniowanie cieplne. Współczynnik przenikania ciepła określa (zimową) izolacyjność cieplną okna lub fasady i powinien być on w nowoczesnym budownictwie energooszczędnym jak najniższy – niezależnie od kierunku położenia okna w stosunku do kierunków świata. Szyby zespolone SANCO Plus osiągają współczynnik przenikania ciepła U na poziomie około 1,0 W/m²K, w zależności od konstrukcji. W przypadku przeszklenia składającego się z trzech szyb wartość Ug wynosi od 0,8 do nawet 0,4 W/m²K. Największy wpływ na wartość współczynnika Ug ma rodzaj i liczba powłok termoizolacyjnych. Dzięki niskiej emisyjności zapobiegają one promieniowaniu ciepła na zewnątrz. Wpływ ma również liczba szyb, szerokość przestrzeni między szybami oraz rodzaj zastosowanego gazu.
Normy związane z określaniem właściwości izolacyjnych szyb zespolonych, okien oraz fasad
Całkowita przepuszczalność energii (wartość g). Współczynnik g opisuje całkowitą energię słoneczną, która dociera do wnętrza pomieszczenia przez szybę. Uwzględnia zarówno energię promieniowania świetlnego, jak i energię cieplną oraz jej bezpośrednie promieniowanie, a także wtórną emisję ciepła do wnętrza.
Wartość g jest podawana w procentach. g = 100 teoretycznie oznacza, że 100 procent wypromieniowanej energii słonecznej dostaje się do pomieszczenia. Odpowiednio, g = 0 oznaczałoby szybę, która nie przepuszcza żadnej energii. Aby maksymalnie chronić przed promieniowaniem cieplnym, wartość g powinna być jak najniższa, tak aby ograniczyć przenikanie dużej ilości ciepła, a tym samym przegrzewanie się pomieszczenia. Z drugiej jednak strony, w przypadku chęci uzyskania dużych zysków energii słonecznej w okresie zimowym, bardziej pożądana jest wysoka całkowita przepuszczalność energii. Dlatego też nie ma sensu planowanie przeszkleń o tej samej wartości g ze wszystkich stron budynku. Zamiast tego, w ramach przeszklenia 360°, należy dążyć do optymalnej wartości g w zależności od stron świata oraz planowanego przeznaczenia poszczególnych pomieszczeń.
Czynniki wpływające na wartość współczynnika Ug wieloszybowego szkła termoizolacyjnego
Przepuszczalność światła (wartość LT lub TV). Podczas gdy wartość g obejmuje całkowitą przepuszczalność energii, przepuszczalność światła opisuje tę jej część, która dostaje się do pomieszczenia jako światło widzialne z zewnątrz. W ten sposób określa jasność pomieszczenia oraz ma wpływ na wrażenia architektoniczne wewnątrz. Przepuszczalność światła zależy od grubości szkła, składu mieszanki szkła i, w stosownych przypadkach, powłoki szyby. LT jest podawana w procentach i powinna być jak najwyższa ze względu na efektywność energetyczną (oszczędności na sztucznym oświetleniu), ale także ze względu na pozytywny wpływ naturalnego światła dla zdrowia.
Wskaźnik selektywności S. Selektywność jest ważnym parametrem dla szyb przeciwsłonecznych. Opisuje ona stosunek przepuszczalności światła (wartość LT) do całkowitej przepuszczalności energii (wartość g). Aby chronić pomieszczenia przed nadmiernym przegrzaniem w gorące letnie dni, należy dążyć do wysokiej selektywności. Oznacza to, że stosunkowo niewielka ilość całkowitej energii (a tym samym ciepła) jest wypromieniowywana do pomieszczenia, ale udział światła dziennego pozostaje nadal stosunkowo wysoki. Selektywność jest parametrem podawanym bez jednostki, przy czym wartości S od 2,0 są uważane za doskonałe. Stosunek tych dwóch wartości jest często podawany w nazwie produktu, na przykład w przypadku szkła przeciwsłonecznego SANCO Sun COMBI 60/27 (selektywność: 60 podzielone przez 27 = 2,22).
Wskaźnik oddawania barw Ra. W zależności od konstrukcji, przeszklenia przepuszczają do pomieszczenia różne części widzialnego spektrum światła słonecznego. Może to wpływać na wrażenia kolorystyczne obiektów, a także na efekt estetyczny i samopoczucie w pomieszczeniu. Współczynnik oddawania barw opisuje optyczne odwzorowanie kolorów za przeszkleniem w porównaniu do standardowego źródła światła. Maksymalna wartość dla całkowicie neutralnego odwzorowania kolorów wynosi 100. Przy dzisiejszych powłokach w szybach zespolonych dla właściwej kontroli słonecznej i termicznej, dobre lub bardzo dobre odwzorowanie kolorów można osiągnąć przy wartościach od 95 do 98. Szyby w takim przypadku wydają się w dużej mierze neutralne kolorystycznie pomimo stosowanych powłok.
Współczynnik odbicia światła LR. Współczynnik odbicia światła LR jest ważny dla optycznego wyglądu szyb termoizolacyjnych widzianych z zewnątrz. Opisuje on w procentach udział światła odbitego (widzialnego) w stosunku do całkowitego promieniowania słonecznego. Idealne lustro miałoby 100-procentowy współczynnik odbicia światła. Wysokiej jakości szyby termoizolacyjne mają od 10 do 20 procent, więc posiadają tylko niewielki efekt odbicia. W kontekście przeszklenia 360° o różnych właściwościach w zależności od stron świata, celem powinno być uzyskanie jak najbardziej jednolitego odbicia światła w całym budynku, aby stworzyć jednorodne wrażenie architektoniczne.
Parametry konieczne do planowania przeszklenia 360°
Dzięki różnorodności dostępnego obecnie szkła termoizolacyjnego powierzchnie szklane można zaplanować tak, aby były wyjątkowo energooszczędne. Rozwiązaniem nie jest jednak jednolite oszklenie poszczególnych powierzchni budynku. Aby w pełni wykorzystać korzyści związane z promieniowaniem, optymalne przeszklenie powinno być zastosowane we właściwym miejscu fasady. Głównymi czynnikami, które należy wziąć pod uwagę, są lokalizacja budynku oraz orientacja elewacji względem stron świata. Swój wpływ może mieć również otoczenie budynku wraz z możliwym zacienieniem, a także sposób na wykorzystanie przestrzeni w pomieszczeniach oraz rozmiary samych przeszkleń.
Fasady wschodnie i zachodnie. W umiarkowanych strefach klimatycznych słońce dociera z dużą intensywnością do elewacji wschodniej i zachodniej odpowiednio w godzinach porannych i popołudniowych, zwłaszcza w miesiącach letnich. Dlatego przy wyborze powłoki zaleca się zwrócenie uwagi na zrównoważony stosunek pomiędzy kontrolą przeciwsłoneczną, izolacją termiczną a przepuszczalnością światła. Powłoka SANCO Sun Combi 74/42 optymalnie łączy te trzy właściwości. Przepuszczalność światła na poziomie 74 procent jest stosunkowo wysoka i zapewnia dobre oświetlenie wnętrza nawet w ciemniejszych porach roku. Współczynnik g wynoszący 42 procent znajduje się w średnim zakresie i zapewnia wystarczającą ochronę przeciwsłoneczną dla tych stron fasady. Wartość Ug wynosząca 1,0 W/m²K zapewnia komfortowe temperatury zimą.
Na elewacjach wschodniej i zachodniej zalecane są szyby o wysokiej selektywności ze względu na płaski kąt napromieniowania i wysoki dopływ ciepła odpowiednio rano i po południu. Obrazy: Screenshot Video 360° Glazing © iStock/Franck Boston
Fasady południowe. Planowanie elewacji południowych jest bardziej wymagające. W tym przypadku intensywne promieniowanie słoneczne może prowadzić do znacznie wyższych obciążeń termicznych w budynku. Z drugiej strony w chłodniejszych miesiącach pożądana jest dobra izolacja termiczna w celu utrzymania niskich kosztów ogrzewania w zimie. Aby sprostać tym wymaganiom, zaleca się stosowanie szyb zespolonych o wysokiej selektywności, którą oferuje produkt SANCO Sun Combi 70/35. Niski współczynnik g na poziomie 35% zapewnia skuteczną ochronę przeciwsłoneczną, podczas gdy przepuszczalność światła jest nadal dość wysoka na poziomie 70%, a izolacja termiczna jest powyżej średniej na poziomie 1,0 W/m²K.
Fasady skierowane na południe są narażone na intensywny dopływ ciepła, co wymaga szczególnie wysokiego poziomu ochrony przeciwsłonecznej. Jednocześnie pożądana jest wysoka przepuszczalność światła. Zdjęcie: Zrzut ekranu z filmu 360° Glazing ©iStock/Franck Boston
Fasady północne. Elewacje od strony północnej są szczególnym przypadkiem, gdyż w tym miejscu dociera pośrednio tylko niewielka część promieniowania słonecznego, dlatego też ochronę przed letnim upałem można w tym miejscu pominąć. Przy wyborze przeszkleń należy zatem skupić się na właściwościach termoizolacyjnych oraz przepuszczalności światła. Dojrzałe technicznie przeszklenia, takie jak SANCO Plus EN2, przekonują wartością Ug do 0,6 W/m²K i wysoką przepuszczalnością światła wynoszącą 74 procent, co jest pożądane właśnie w przypadku fasad północnych.
Słońce rzadko świeci na północy, więc SANCO wybrało szkło termoizolacyjne o najwyższej możliwej przepuszczalności światła dla tej strony fasady. Obraz: Screenshot Video 360° Glazing © iStock/Franck Boston
Sytuacje lokalizacyjne w Europie
Powyższe rozważania i zalecenia dotyczące planowania przeszkleń zgodnie z różnymi kierunkami stron świta dotyczą strefy klimatu umiarkowanego, a w szczególności niskich pasm górskich i nizin na północ od Alp. Inne lokalizacje budynków mogą wymagać dodatkowych rozważań. Na przykład: odpowiednio wyeksponowane odsłonięte miejsca budynku w wysokich górach są narażone na szczególnie intensywne światło słoneczne praktycznie przez cały dzień. Wnętrze budynku jest wystarczająco jasne, więc przeszklenia o niskiej przepuszczalności światła są wystarczające, a nawet poprawiają efekt przestrzenny. Jednak izolacja termiczna (wartość U) i selektywność (S) muszą być w tym przypadku ważniejsze. Ponieważ wysokie górskie słońce może osiągać znaczną intensywność promieniowania, należałaby na przykład przetestować w tym przypadku szkło przeciwsłoneczne SANCO Sun COMBI 60/27 o selektywności S > 2 i bardzo niskiej wartości g.
Na południe od Alp i generalnie w Południowej Europie, znaczenie izolacji termicznej w okresie zimowym jest relatywnie mniejsze, dlatego też doskonałe wyniki można osiągnąć również dzięki zastosowaniu jednokomorowych szyb zespolonych. W tych regionach tradycyjna architektura z przeważnie małymi oknami, zawsze obecnymi okiennicami i rozległymi zacienionymi tarasami pokazuje, że chodzi w tym przypadku przede wszystkim o izolację od słońca i akceptowanie w związku z tym niższego poziomu światła dziennego. Z punktu widzenia planowania technicznego odpowiada to przeszkleniom o najniższym możliwym całkowitym współczynniku przenikania energii, który można zredukować do zaledwie 17 procent za pomocą SANCO Sun Silver 20 T w jednokomorowej szybie zespolonej.
Zupełnie inaczej sytuacja wygląda w Europie Północnej, gdzie nie tylko zimno, ale także mała ilość światła dziennego w zimie jest charakterystyczną cechą dla tej lokalizacji. Jeśli chodzi o zimową izolację termiczną, należy wybrać potrójne szyby zespolone o najwyższej możliwej przepuszczalności światła. Na przykład SANCO Plus ZERO NG, które łączy w sobie wyjątkowo niską wartość Ug wynoszącą 0,5 W/m²K z niezwykłą przepuszczalnością światła wynoszącą aż 65 procent.
Typ budynku, wykorzystanie pomieszczeń i rozmiary okien: Budynki mieszkalne, które są użytkowane przez cały dzień, wymagają innego planowania przeszkleń niż biura i podobne budynki komercyjne, które często mają również inne wyposażenie techniczne. W budynkach mieszkalnych, w szczególności strony południowa i zachodnia powinny być chronione przed nadmiernym nagrzewaniem. Pokoje dzienne, które są używane głównie po południu, są zorientowane w tym kierunku i zwykle mają duże przeszklenia z panoramicznymi oknami i/lub drzwiami balkonowymi, dla których ważne są szyby przeciwsłoneczne. Pomieszczenia z mniejszymi oknami, takie jak kuchnie, łazienki lub sypialnie, są nieco mniej podatne na przegrzanie. W przypadku orientacji północnej, ale także częściowo wschodniej, selektywność może być niższa, a zamiast tego można zapewnić wysoką przepuszczalność światła.
Bilans cieplny budynków biurowych nie zależy wyłącznie od klimatu zewnętrznego z jego temperaturą i promieniowaniem słonecznym. Związane jest to z faktem, że występują tutaj również wewnętrzne zyski ciepła, które, w zależności od przeznaczenia budynku, wynikają na przykład z obecności dużej liczby osób w pomieszczeniach lub z wtórnego ciepła powstającego od urządzeń technicznych. Aby rozproszyć to ciepło, często planuje się naturalne systemy wentylacji przez elewację, systemy wentylacji z odprowadzaniem ciepła przez dach lub koncepcje z nocną wentylacją i chłodzeniem.
W powiązaniu w tymi systemami i rozwiązaniami technicznymi należy zaplanować i dobrać odpowiednie przeszkalania regulujące promieniowanie. Zasadniczo wysoka selektywność przeszkleń od strony wschodniej do południowej oraz zachodniej powoduje mniejsze zyski ciepła z zewnątrz, a tym samym mniejsze obciążenie systemów wentylacyjnych, które mogą być wtedy odpowiednio mniejsze. Oprócz tego miejsca pracy podlegają również bardziej rygorystycznym przepisom dotyczącym oświetlenia, dlatego należy położyć nacisk na wysoką przepuszczalność światła, zwłaszcza w dalszych częściach pomieszczeń. W celu optymalizacji wszystkich czynników związanych z przeszkleniem i wentylacją, zastosowanie symulacji termicznej dla budynku jest szczególnie przydatne w przypadku planowania budynków biurowych.
Otoczenie: Kolejnym czynnikiem wpływającym na planowanie w sensie przeszklenia 360° są sąsiednie budynki lub duże drzewa, które prowadzą do zacienienia. Zmienia to czas trwania i intensywność promieniowania słonecznego dla planowanego budynku. Wyzwaniem w planowaniu doboru szkła jest odpowiednia ocena, czy elementy zacieniające pozostaną na stałe. Wynika to z faktu, że sąsiednie budynki mogą zostać wyburzone zaś drzewa mogą zostać za jakiś czas wycięte. Jednak w niektórych sytuacjach zacienienie może być trwałe, na przykład w dolinach, na zboczach gór czy na skraju lasu. Na określonych kierunkach dotkniętych tą sytuacją selektywność może zostać zmniejszona na korzyść wysokiej transmisji światła. W każdym przypadku należy wziąć pod uwagę elementy tworzące cień na samym budynku, takie jak zadaszenia lub wspornikowe płyty balkonowe na wyższych kondygnacjach.
Dobór szkła: Wreszcie, co nie mniej ważne, wygląd wizualny musi być również brany pod uwagę jako dodatkowe kryterium planowania. W przypadku producentów oferujących szeroką gamę szkła, takich jak SANCO, różne i zoptymalizowane pod względem położenia właściwości poszczególnych przeszkleń mogą być realizowane w jednolitym wyglądzie, a tym samym w spójnej architekturze. Trendem jest w szczególności szkło neutralne kolorystycznie, które podkreśla otwartość i przejrzystość budynków z dużymi przeszkleniami, nie dominując ich kolorystycznie.
Wykorzystanie potencjału projektowego
Różnorodność przedstawionych przykładów pokazuje, że uniwersalne przeszklenie dla wszystkich lokalizacji, stron budynku i typów pomieszczeń nie jest wskazane. Zamiast tego optymalna szyba termoizolacyjna dla każdego miejsca w budynku powinna być określona wspólnie z dostawcą szkła w ramach systemu 360° Glazing. Doradztwo ekspertów i rozwiązania wspierane przez oprogramowanie, takie jak program glaCE firmy Glas Trösch (zobacz) do obliczania wartości fizycznych promieniowania różnych konstrukcji szkła izolacyjnego, wspierają poszukiwanie optymalnego rozwiązania.
Holistyczne planowanie elewacji w duchu idei przeszklenia 360° ma zatem pewną złożoność, ale we współpracy z projektantami i ekspertami w dziedzinie szkła można opracować indywidualne rozwiązania dla wysokiej jakości i zrównoważonej energetycznie architektury. Odpowiedzi na pytania dotyczące niniejszego dokumentu informacyjnego oraz indywidualnych pytań dotyczących produktów ze szkła z pod znaku SANCO:
SANCO Beratung
E-Mail: [email protected]
Telefon +49 (0)731 4096-147
D-89081 , Ulm
tel.: +49 (0)731 4096-147
