Rajczyk Respondek

7/25/2019 Rajczyk Respondek

1/10

Budownictwo o zoptymalizowanym potencjale energetycznym

Marlena RAJCZYK, Zbigniew RESPONDEK

Politechnika Czstochowska

SYSTEMY ELEWACJI Z ZASTOSOWANIEM

SZKA MODYFIKOWANEGO

There were shown the influence of modern technologies on the development

of glass front buildings construction. There was presented the use of modified glass

and supporting structures.

WPROWADZENIE

Idea szklanych domw fascynowaa ludzi od wiekw. Przestronne jasne wn-

trza miay zapewni czowiekowi kontakt z otoczeniem i naturalne dowietlenie

pomieszcze. Jakkolwiek ide t rozpoczto realizowa ju w XIX w. [1], to do

drugiej poowy XX w. nie opracowano konstrukcji przegrd, ktre likwidowayby

niewtpliwe bariery w stosowaniu caoszklanych fasad. Bariery te wynikaj z nie-

wtpliwych problemw konstrukcyjnych, ktre trzeba rozwiza przy projektowa-

niu takich przegrd. Przede wszystkim szklane przegrody bez zastosowania nowo-

czesnych warstw modyfikujcych sabo izoluj termicznie pomieszczenia budynku,

co wie si nie tylko z wysokimi kosztami ogrzewania, ale rwnie z niekorzyst-nymi zjawiskami fizycznymi, takimi jak wykraplanie si pary wodnej na wewntrz-

nej powierzchni szyb w okresach niskich temperatur. Zjawiska te potgowane mog

by przez chodzenie radiacyjne, w przypadku poziomego lub pochyego usytuowa-

nia przegrd [2]. Po drugie efekt cieplarniany sprawia, e w czasie nasonecznienia

przy duej powierzchni szklanych przegrd mamy do czynienia z przegrzewaniem

si pomieszcze. Kolejn barier stosowania szklanych fasad byy trudnoci w utrzy-

maniu ich w naleytym stanie technicznym i w czystoci. Niezabezpieczone szko

szybko ulega zabrudzeniu, a mycie elewacji stwarza wiele problemw. Trudnoci

sprawiao rwnie opracowanie odpowiednich konstrukcji wsporczych, ktre za-

pewniyby stabilno elewacji, szczelno pocze midzy szybami i du trwa-

o takiej konstrukcji, gdy remont szklanej elewacji jest kosztowny i wie si

najczciej z wymian czci lub caoci konstrukcji.W ostatnich dziesicioleciach obserwujemy rozwj nowych rozwiza w za-

kresie technologii szka, jego modyfikacji oraz systemw szklenia fasad. Wynalaz-

kiem, ktry znacznie przyspieszy opracowanie nowych rozwiza, bya opisana

wczeniej technologia formowania szka float. Obecnie szyby float stosowane s

praktycznie w 100% szklanych przegrd w budynkach. Szko float, dziki swoim


2/10

M. Rajczyk, Z. Respondek252

wasnociom, w tym przede wszystkim dziki rwnoci powierzchni jest ppro-

duktem, ktry nadaje si do produkcji szyb zespolonych i modyfikacji parametrw

fizycznych i uytkowych poprzez np. napylanie, hartowanie i klejenie. Rozwj

nowych rozwiza w zakresie przeszkle fasad idzie gwnie w dwch kierunkach.Po pierwsze jest to modyfikacja szyb w celu moliwoci zastosowania wyrobu

o okrelonych parametrach w konkretnych warunkach eksploatacyjnych. Po drugie

s to rozwizania konstrukcji szklanych fasad.

Rozwj technologii szyb zespolonych ze szkem napylanym i przeciwsonecz-

nym pozwoli na uzyskanie przegrd szklanych na odpowiednim poziomie izola-

cyjnoci termicznej, przy jednoczesnej moliwoci zapobiegania przegrzewaniu

si pomieszcze w okresach duego nasonecznienia. Stosowanie caoszklanych

fasad jest uzasadnione przede wszystkim w przypadku biurowcw, bankw, sal

sprzeday i podobnych budynkw uytecznoci publicznej, a w budownictwie in-

dywidualnym ogrodw zimowych oraz basenw stanowicych przybudwk do-

mw mieszkalnych. Naley pamita, e koszty realizacji szklanych elewacji s

niewspmiernie wysokie w stosunku do kosztw wykonania przegrd nieprzezro-

czystych o podobnej izolacyjnoci termicznej. Rwnie koszty eksploatacji ciepl-

nej budynkw przeszklonych s wysze ni budynkw o osonowych cianach nie-

przezroczystych. Zaprojektowanie szklanej elewacji wymaga dobrania materiaw

o odpowiednich parametrach i odpowiedniej jakoci oraz profesjonalnego wyko-

nawstwa. Jakiekolwiek bdy w powyszym zakresie mog sprawi, e parametry

mikroklimatu pomieszcze bd znaczco odbiega od oczekiwanych. Jeeli wic

szklane fasady s ekonomicznie nieefektywne, o ich stosowaniu decyduj inne

czynniki. Przede wszystkim szklane fasady zapewniaj du estetyk elewacji

w nowoczesnej zabudowie miejskiej i szerokie moliwoci w projektowaniu archi-

tektonicznym budynkw. Ich wysoka cena sprawia, e staj si elementem prestiu

firmy, instytucji lub osoby prywatnej [3].

1. RODZAJE SZKA FASADOWEGO

W szklanych fasadach uywana jest wikszo znanych rodzajw modyfikowa-

nego szka budowlanego, przede wszystkim:

szyby niskoemisyjne - trac ponad dwa razy mniej ciepa ni szyba ze zwykego

szka, przy zmniejszeniu przepuszczalnoci wiata tylko o ok. 10%; zastosowa-

nie szka niskoemisyjnego sprawia, e pomieszczenia z przezroczystymi prze-

grodami zewntrznymi, speniajc funkcj wzrokowego kontaktu uytkownika

z otoczeniem, stanowi jednoczenie puapk energetyczn dla promieniowania

cieplnego; umoliwia to nie tylko bierne wykorzystanie energii sonecznej, alerwnie zapobiega ucieczce ciepa pochodzcego ze rde wewntrznych;

szyby przeciwsoneczne - zapobiegaj nadmiernym zyskom ciepa oraz wywou-

j charakterystyczny efekt lustra; w poprzednich latach stosowane byy powoki

twarde, gdzie napylenie usytuowane byo od strony zewntrznej zestawu; po-

woki takie byy jednak naraone na uszkodzenia mechaniczne, a w skrajnych


3/10

Systemy elewacji z zastosowaniem szka modyfikowanego 253

przypadkach powoka moga nawet korodowa; z uwagi na trwao elewacji

lepszym rozwizaniem okazao si stosowanie powok mikkich sytuowanych

na szybie zewntrznej od strony komory midzyszybowej; szyby zewntrzne

zestawu czsto uywane s w wersji hartowanej; szyby klejone (bezpieczne, antywamaniowe i kuloodporne) ze szka hartowa-

nego i phartowanego stosowane w newralgicznych miejscach elewacji (drzwi

caoszklane, przeszklenia ukone i poziome);

Istniej rwnie rozwizania, ktre ze wzgldu na swoje walory s przydatne

do zastosowania w fasadach wielkopowierzchniowych (np. szyby samoczyszczce).

2. RODZAJE KONSTRUKCJI FASAD SZKLANYCH

W obiektach o maej kubaturze lub przy oszkleniu niewielkiej powierzchni mo-

liwe jest zaprojektowanie konstrukcji wsporczej w oparciu o powszechnie dostp-

ne profile metalowe lub typowe ramy okienne. Natomiast wielkopowierzchniowefasady budynkw wielokondygnacyjnych wymagaj zastosowania caociowych

systemw konstrukcji wsporczych. Konstrukcje te zbudowane s najczciej z ele-

mentw stalowych i aluminiowych. W skad systemw wchodz nie tylko elementy

mocujce do konstrukcji budynku, ale rwnie zapewniajce odpowiednie uszczel-

nienie i dajce moliwoci odpowiedniej swobody przemieszcze.

Fasady szklane wielkopowierzchniowe s w wikszoci wypadkw cianami

osonowymi - montujesi jedoelementwkonstrukcji budynku za pomoc uchwy-

tw mocujcych. Uchwyty te przykrcane s do czoa stropw, wiecw, cokow

lub belek podwalinowych najczciej stalowymi kotwami rozporowymi. Do uchwy-

tw za pomoc sworzni i rub mocowane s aluminiowe profile konstrukcji wspor-

czej fasady. Podune otwory w uchwytach umoliwiaj rektyfikacj konstrukcjirusztu wzgldem konstrukcji budynku. Szczeliny midzy konstrukcj budynku

a cian osonow uszczelnia si i maskuje.

Rozrniamy dwa rodzaje uchwytw (podpr) mocujcych: stae i przesuwne.

Ich zastosowanie wynika ze schematu pracy ciany osonowej (rys. 1).

Rys. 1. Schematy podparcia dla cian osonowych jednokondygnacyjnych: a) fasadawiszca, b) fasada stojca [4]

a) b)


4/10


Do podstawowych typw fasad szklanych zaliczamy:

fasady supowo-ryglowe,

fasady typu pozioma linia,

fasady strukturalne, fasady semistrukturalne,

fasady segmentowe,

fasady zimno-ciepe,

fasady mocowane punktowo.

2.1. Fasada supowo-ryglowa

Konstrukcja fasadowa z profili aluminiowych o ukadzie supowo-ryglowymjest najczciej stosowanym typem konstrukcji fasad (rys. 2).

Rys. 2. Przekrj demonstracyjny fasady supowo-ryglowej firmy Yawal

Rys. 3. Moliwoci ksztatowania elewacji w systemie ramowym: a) Dworzec Gwnyw Czstochowie, b) Bank PKO w Katowicach, c) budynek Monteksu w Czstochowie

a) b)

c)


5/10


Konstrukcja nona skada si z profili o przekroju skrzynkowym: pionowych (su-

pw) i poziomych (rygli) poczonych ze sob. Konstrukcja wypeniana jest naj-

czciej szybami zespolonymi - moliwe jest take wypenienie elewacji warstwo-

wymi panelami metalowymi lub pytami z poliwglanu. Elementy wypeniajcemocowane s do konstrukcji nonej za pomoc listew dociskowych, maskowanych

od zewntrz profilami zatrzaskowymi (rys. 3). Szczelno elewacji realizuje si

przez docisk uszczelek silikonowych. W przypadku przedostania si wody do prze-

strzeni znajdujcych si za uszczelkami zewntrznymi w systemach zastosowano

kanay drenaowe pozwalajce na odprowadzenie wody na zewntrz.

2.2. Fasada typu pozioma linia

Fasada pozioma linia jest odmian fasady supowo-ryglowej - rni si odklasycznej tym, e uwydatnia si poziome linie konstrukcji. Poziome mocowaniaoszklenia podkrela si ozdobnym klipsem, natomiast mocowania pionowe smniejsze, przez co mniej widoczne. Poza tym pionowe mocowania s w kolorzezblionym do oszklenia, co sprawia wraenie jednolitej powierzchni (rys. 4).

Rys. 4. Przykadowa realizacja fasady supowo-ryglowej pozioma linia

2.3. Fasada strukturalna

Istot systemw strukturalnych jest mocowanie wypenienia elewacji w postaciszyb zespolonych do konstrukcji wsporczej klejem silikonowym. Konstrukcj wspor-cz jest ukad supowo-ryglowy przymocowany do konstrukcji budynku. Systemystrukturalne stosuje si w celu uzyskania efektu cakowicie oszklonej, jednolitejbryy budynku (rys. 5). Fasada strukturalna charakteryzuje si brakiem widocznychprofili aluminiowych od strony zewntrznej budynku. Przestrze pomidzy panela-mi szklanymi wypeniona jest uszczelkami bd mas silikonow. Rwnie uchyl-ne kwatery okienne wygldaj zarwno od strony wewntrznej, jak i zewntrznej

jak szklenia stae (rys. 6). Szyby zespolone stosowane do szklenia strukturalnegowykonane s z tzw. stepem krawdziowym - szyba zewntrzna (lub obydwie szyby,wystaje z kadej strony z lica ramki dystansowej, co pozwala zamaskowa ram,do ktrej klejony jest panel szklany (rys. 7).


6/10


Rys. 5. Moliwoci ksztatowania elewacji w systemie strukturalnyma) Bank BRE w Katowicach, b) Biblioteka lska w Katowicach

Rys. 6. Fragment elewacji w systemie strukturalnym (budynek Wydziau ZarzdzaniaPolitechniki Czstochowskiej)

Rys. 7. Szyba z obustronnym stepem krawdziowym

a) b)


7/10


Wprzypadku fasad strukturalnychmniejsze s rwniekosztymontau na miej-

scu budowy - zespolone w wytwrni elementy szklano-aluminiowe doczane s

do wzniesionej wczeniej konstrukcji nonej.

Systemy strukturalne podzieli mona na [5]: system dwustronny- dwa boki szyby zespolonej (panelu elewacyjnego) klejone

s do ramy aluminiowej, pozostae dwa mocowane mechanicznie; w tym sys-

temie obcienia statyczne przenoszone s na konstrukcj non tylko poprzez

poczenia mechaniczne, natomiast obcienia dynamiczne rwnie przez klej

silikonowy,

system czterostronny- wszystkie boki panelu elewacyjnego klejone s do ramy;

zarwno obcienia statyczne, jak i dynamiczne przenoszone s przez klej sili-

konowy,

system sworzniowy- panel mocowany jest do ramy za pomoc sworznia przy-

klejonego do tafli szka,

system eber szklanych- elewacja aluminiowo-szklana usztywniona jest ebra-

mi szklanymi, mocowanymi do konstrukcji budynku.

W systemach strukturalnych kluczowym czynnikiem decydujcym o trwaoci

konstrukcji jest dobr parametrw specjalistycznego konstrukcyjnego kleju siliko-

nowego. Klej ten musi przenie wszelkie obcienia: ciar szka, obcienia kli-

matyczne, drgania oraz posiada zdolno czciowego przenoszenia przemieszcze,

posiada dobr przyczepno do szka i aluminiumoraz byodpornyna promienio-

wanie UV. Rwnie kocowego uszczelnienia elewacji przed wpywami atmosfe-

rycznymi i uszczelnie przeciwpoarowych dokonuje si szczeliwami silikonowymi

[6].

2.4. Fasada semistrukturalna

Fasada semistrukturalna wygldem przypomina fasad strukturaln - rnica

polega na sposobie montau wypenienia. W fasadzie semistrukturalnej klej kon-

strukcyjny podtrzymujcy szyb zastpiono uchwytem mechanicznym. Elementy

mocowania szyby s ukryte pod uszczelkami bd mas silikonow.

2.5. Fasada segmentowa

Fasada o konstrukcji segmentowej charakteryzuje si tym, e dostarcza si j

w miejscu wbudowania w postaci gotowych elementw (segmentw) przygoto-

wanych do montau. Supy i rygle powkowe po zoeniu ssiednich segmentw

tworz gotow ram o systemowej szerokoci profili. Przy zastosowaniu fasad

segmentowych moliwe jest uzyskanie duej dokadnoci wykonania, poniewa

wszystkie uszczelnienia wykonywane s w warunkach warsztatowych oraz szyb-

kim montaem. Przeznaczone s gwnie dla duych i powtarzalnych powierzchni

szklonych na elewacjach.


8/10


2.6. Fasada zimno-ciepa

Fasada zimno-ciepa bazuje na konstrukcji okien o podwyszonej izolacyjnoci

termicznej. Stosuje si j do zabudowy elewacji o elbetowych lub murowanychcianach z otworami okiennymi. W fasadzie tego typu wystpuj dwa rodzaje pl,

tzw.: zimne i ciepe. Pola ciepe stanowi izolowane termicznie okna mon-

towane przed licem fasady w otworach okiennych. Pola zimne natomiast to pasy

midzyokienne chronice konstrukcj i izolacj termiczn przed wpywami atmo-

sferycznymi.

Stosowanie tego systemu skraca czas budowy ze wzgldu na moliwo zamy-

kania otworw okiennych przed wykonaniem pasw midzyokiennych i zewntrz-

nej powoki fasady.

2.7. Fasada mocowana punktowo

System mocowania punktowego polega na mocowaniu oszklenia (szyby zespo-lone lub pojedyncze) zaopatrzonego w wytwrni w metalowe czniki (sworznie

lub ruby) wmontowane przez nawiercone w szkle otwory (rys. 8). Tak przygoto-

wane tafle szka s mocowane mechanicznie poprzez konstrukcj wsporcz do

elementw konstrukcji budynku. System ten, podobnie jak systemy strukturalne,

pozwala na stworzenie elewacji budynku w formie jednolitej, niezakconej ele-

mentami konstrukcyjnymi, paszczyzny szklanej [7, 8].

Rys. 8. Przykad fasady mocowanej punktowo(dom handlowy Pik w Sankt Petersburgu)

Systemy mocowa punktowych mona podzieli na sztywne i przegubowe, tzn.umoliwiajce swobod przemieszcze w trakcie eksploatacji zestawu.

Systemy mocowania punktowego posiadaj walory estetyczne (brak podziaw

na elewacji, moliwo wyeliminowanie rub mocujcych w paszczynie zewntrz-

nej). Poprzez szczelno systemu i brak profili zewntrznych umoliwiaj wykony-

wanie przeszkle ukonych o niewielkim kcie nachylenia.


9/10


3. WSPOMAGANIE CZYSZCZENIA POWIERZCHNI SZYB

Jednym z gwnych problemw przy eksploatacji szklanej elewacji jest trudno

utrzymania jej w czystoci. Klasyczny sposb polega na rcznym myciu powierzchniszka, co ze wzgldu na brak bezporedniego dostpu do powierzchni zewntrznych

elewacji jest kosztowne. Przy mniejszych wysokociach uywa mona rusztowa-

nia przejezdnego (tzw. wzwyki), przy wyszych konieczne jest uycie wiszcych

pomostw roboczych lub mycie sposobem alpinistycznym (rys. 9).

Rys. 9. Warianty usytuowania powok w szybach zespolonych:SC - warstwa samoczyszczca, NE - niskoemisyjna, RF - refleksyjna

Wspomaganie procesuczyszczenia szybpolega na zastosowaniu pyrolityczne-

go napylenia warstwy substancji mineralnej o waciwociach fotokatalitycznych

i hydrofilowych. Efekt fotokatalityczny ujawnia si w okresie nasonecznienia,

kiedy pod dziaaniem promieniowania UV nastpuje rozkad czstek brudu pocho-

dzenia organicznego na powierzchni szyby. Efekt hydrofilowy polega na atwym

spukiwaniu rozoonych resztek brudu podczas opadw [9-11].

Rys. 10. Mycie fasady sposobem alpinistycznym

Szyby samoczyszczce oznacza si zazwyczaj przez dodanie do nazwy handlo-

wej szyby nazwy napylenia (np. Bioclean w szybach firmy Saint-Gobain, Activ

w szybach firmy Pilkington). Napylenie samoczyszczce sytuuje si od strony ze-

wntrznej, chocia moliwe jest rwnie zastosowanie obustronnego napylenia,

SC SC

NE

SC

NE

SC

RF

NE


10/10


np. w przypadku szklenia pojedynczego laminowanym szkem ochronnym. Powok

samoczyszczc mona stosowa na wikszoci rodzajw szka: standardowym,

niskoemisyjnym, laminowanym itp. Moliwe jest te stosowanie po obu stronach

tafli szka dwch rodzajw napyle. Na rysunku 10 przedstawiono moliwe wariantyzestawienia powok w szybie zespolonej z zastosowaniem szka samoczyszczcego.

LITERATURA

[1]

Zabocka-Kos A., Szklane domy, Budowlany Informator Techniczny 2001, 12.

[2]

Rajczyk J., Respondek Z., Rajczyk Z., The radiational cooling of building barriers and road sur-faces, Sbornik nauczno-prakticzekich trudow gruppy priedprijatij Dorsierwis, Sankt Peterburg2006.

[3]Respondek Z., Sprzone gazowo pyty szklane w budownictwie, Sposoby bada i oblicze, SeriaMonografie 151, Wydawnictwo Politechniki Czstochowskiej, Czstochowa 2008.

[4]

Materiay informacyjne firmy Yawal.

[5]

Szklana fasada na miar trzeciego tysiclecia, wiat Szka 2008, 2.

[6]

Burcek A., Specjalistyczne produkty do profesjonalnych zastosowa fasadowych, wiat Szka2007, 3.

[7] Czupkiewicz M., Podstawy projektowania przeszkle mocowanych punktowo, wiat Szka2007, 7-8.

[8]

Wjcik M., ciany osonowe z oszkleniem mocowanym mechanicznie, Materiay Budowlane1999, 10.

[9]

Materiay informacyjne firmy Glaspol-Saint Gobain.

[10]

Materiay informacyjne firmy Pilkington.

[11]

Wieczerski W., Szyby ze szkem samoczyszczcym, Budowlany Informator Techniczny 2001,12.

Rajczyk Respondek

Documents

Transcript of Rajczyk Respondek