Fasada double-skin - przykłady budynków z wielowarstwową elewacją
Architekci stosują różne technologie, aby nadać fasadom budynków efekt przestrzennej głębi. Fasada double-skin to zwykle coś więcej niż tylko estetyka i zabawa formą. Wielopowłokowa skóra pozwala lepiej chronić wnętrza przed utratą ciepła lub stanowi wyrafinowany sposób na zacienienie dużych przeszkleń. Przedstawiamy kilka przykładów realizacji ze szklaną fasadą double-skin.
Spis treści
- Double-skin w ikonie Londynu – 30 St Mary Axe
- Kryształowe, energooszczędne elewacje – biurowiec The Crystal w Kopenhadze
- Podwójna skóra w PRL-u – Domy Towarowe „Centrum” w Warszawie
- Focus Filtrowa z aktywną podwójną fasadą
- Siedziba Polskich Linii Lotniczych LOT
- Podwójna pasywna elewacja – budynek wydziału Uniwersytetu Warszawskiego
- Historia elewacji double-skin. Skąd się wzięła fasada w systemie podwójnej skóry?
Double-skin w ikonie Londynu – 30 St Mary Axe
Jednym z najsłynniejszych współczesnych budynków, w którym zastosowano podwójną skórę i który przy okazji wyniósł tę technologię na techniczne wyżyny, jest 30 St Mary Axe (projekt pracowni Foster + Partners) w londyńskim City.
To 180-metrowa, czterdziestopiętrowa wieża, której bryła przypomina cygaro, choć londyńczycy przechrzcili ją na Gherkin, czyli korniszon. Zwężająca się u podstawy i u szczytu obła forma minimalizuje napór wiatru na elewacje, co pozwoliło zmniejszyć odchylanie konstrukcji. Ogranicza również efekt nagłych podmuchów, które często uprzykrzają życie przechodniom w pobliżu drapaczy chmur.
Budynek ma na elewacji wyraźnie widoczne spirale z ciemnego szkła – kryją się za nimi tzw. studnie świetlne. To rodzaj sześciu atriów rozciągniętych na całą wysokość budynku, które wiją się wokół jego trzonu. Wprowadzają one naturalne światło w głąb wysokościowca, ale przede wszystkim usprawniają jego naturalną wentylację. Podwójne szklane panele z przyciemnianą warstwą są uchylne, co pozwala na wpuszczanie świeżego powietrza i wyrzucanie zużytego, a ciemna powłoka zmniejsza nasłonecznienie w atriach.
Z kolei części biurowe wyposażono w podwójną skórę z wentylowaną pustką, w której umieszczone są żaluzje przeciwsłoneczne. Zaletą double-skin jest ochrona tego typu przesłon przed wiatrem i brudem. Żaluzje zewnętrzne nie mogą być stosowane na zewnątrz budynków wysokościowych, nie tylko ze względu na silne podmuchy wiatru, lecz także możliwe oblodzenia. Schowanie ich w warstwie pomiędzy szkleniami eliminuje te problemy.
Podwójna fasada działa również jako strefa buforowa, zmniejszając zapotrzebowanie na dodatkowe ogrzewanie lub chłodzenie (w zależności od pory roku). Jest ona wentylowana powietrzem wywiewanym, które jest pobierane z biur. Dzięki wprowadzonym rozwiązaniom 30 St Mary Axe okrzyknięto pierwszym ekologicznym wieżowcem w Londynie – zużywa o połowę mniej energii niż podobnej wielkości obiekty.
Kryształowe, energooszczędne elewacje – biurowiec The Crystal w Kopenhadze
Wyjątkowo zaawansowaną podwójną fasadą charakteryzuje się budynek biurowy The Crystal, który pracownia Schmidt Hammer Lassen Architects zaprojektowała dla eksponowanej działki w samym centrum Kopenhagi. Aby gmach nie utrudniał komunikacji pomiędzy ruchliwym śródmieściem a nabrzeżem portu, jego narożniki w przyziemiu podniesiono z kilku stron, tworząc rodzaj podcieni, którymi można swobodnie przejść. Pryzmatyczna, pełna ostrych kątów bryła, z widoczną kratownicą konstrukcji za szkleniem, daje wrażenie wielkiego kryształu, adekwatnego do nazwy w pełni transparentnego biurowca.
Aby światło dzienne dochodziło również w głąb jego traktu, obiekt przepruto dwoma trójkątnymi atriami, dzięki czemu każde miejsce pracy w The Crystal ma zapewnione identyczne, optymalne warunki naturalnego oświetlenia. Szklane fasady wyróżniają się bardzo wydajną izolacyjnością termiczną.
Wewnętrzne szklenie stanowi tu trójwarstwowe szkło izolacyjne, które charakteryzuje współczynnik przenikania ciepła U = 0,7 W/(m2K). Z kolei zewnętrzne szyby zespolone mają delikatny sitodruk, tworzący na elewacji gradienty szarych pasów. Nadruk odbija część promieni słonecznych, chroniąc budynek przed zbytnim przegrzaniem, a zarazem ujednolica plastyczny wyraz fasad. Wieczorem charakter biurowca zmienia się – kryształ przeobraża się w delikatną, pajęczą sieć, którą rysują nakładające się na siebie kratownice i konstrukcje fasad.
Zastosowana tutaj dwupowłokowa elewacja ma znacznie więcej zalet – chroni wnętrza przed hałasem ruchliwej ulicy, wspomaga również naturalną wentylację budynku.
Chłodzi się on nocą, kiedy otwory wentylacyjne na fasadzie są otwarte. Mimo całkowicie szklanej bryły The Crystal jest obiektem energooszczędnym. Zużywa 70 kWh/m2, co oznacza o 25% lepszą wartość niż wynika to z duńskich przepisów dla tego typu obiektów. Na dachu biurowca zamontowano elektrownię fotowoltaiczną, która produkuje rocznie 80 000 kWh energii elektrycznej. Ciekawostką jest fakt, że nawet woda morska z pobliskiego portu jest wykorzystywana jako element chłodzący w geotermalnym systemie ogrzewania i chłodzenia budynku.
Podwójna skóra w PRL-u – Domy Towarowe „Centrum” w Warszawie
W Polsce pierwsza znacząca realizacja w technologii podwójnej skóry pojawiła się już w okresie PRL-u. Użyto jej w Domach Towarowych „Centrum” w warszawskiej Ścianie Wschodniej, którą zaprojektował zespół Zbigniewa Karpińskiego.
Te „leżące wieżowce” tworzą pierwszą linię zabudowy wzdłuż ulicy Marszałkowskiej i znajdują się naprzeciw Pałacu Kultury i Nauki. Jako pierwszy, bo jeszcze w 1969 roku, ukończono dom towarowy Junior. Jego elewacje na wysokości pierwszego i drugiego piętra wykonano jako ściany osłonowe w konstrukcji stalowo-aluminiowej, a pomiędzy szkleniem zewnętrznym i wewnętrznym zastosowano wentylowaną przestrzeń o szerokości 80 cm. Podwójna powłoka szklana stanowiła wówczas rozwiązanie prototypowe. Później zrealizowano ją w sąsiednich, kolejnych domach handlowych Wars i Sawa.
Focus Filtrowa z aktywną podwójną fasadą
Po 1989 roku technologię double-skin powtórnie odkryła, ale i twórczo rozwinęła pracownia Kuryłowicz & Associates. Można wręcz pokusić się o stwierdzenie, że to jeden z motywów przewijających się w wielu realizacjach tego biura. U progu XXI wieku w biurowcu Focus Filtrowa w Warszawie ci uznani architekci użyli podwójnej powłoki w monumentalnej, frontowej elewacji skierowanej na południe. Powstał rodzaj aktywnej fasady z systemem wewnętrznych, sterowanych elektrycznie żaluzji. Aby dodatkowo zmniejszyć efekt przegrzania na zewnętrznym szkleniu, w górnej części każdej z kondygnacji użyto nadruku w formie pasków.
Siedziba Polskich Linii Lotniczych LOT
Już rok później, w 2002 roku, ta sama pracownia zrealizowała w Warszawie siedzibę Polskich Linii Lotniczych LOT, w której podwójna skóra została użyta na niespotykaną skalę – opakowała leżący prostopadłościan biurowca ze wszystkich stron. Dwupowłokowa elewacja daje projektantom możliwość stworzenia bardziej przestrzennych fasad, a także spotęgowania efektu transparentności.
W budynku LOT-u wewnętrzna fasada ma tradycyjne szklenie i ślusarkę okienną. Dzięki temu zewnętrzną powłokę można było maksymalnie „odchudzić” – stanowią ją cienkie tafle szkła, które po wewnętrznej stronie mają jedynie srebrzyste żaluzje. Dwuwarstwowość elewacji, mimo skrajnej prostoty bryły, tworzy bogactwo refleksów i ażurów. Pogłębia to fakt, że wewnętrzna fasada ma częściowo zmatowione szkło, przez co wieczorem budynek rozbłyskuje przytłumionym światłem.
Ewenementem są narożniki gmachu z pojedynczego szkła – eteryczne i delikatne. Patrząc pod pewnymi kątami, szklane fasady biurowca wręcz dematerializują się na tle nieba. Lekkość wyrazu koresponduje z lotniczą działalnością gospodarza obiektu. Podwójna fasada zwiększa komfort akustyczny w budynku, co – zważywszy na hałas z pobliskiego pasa startowego lotniska Okęcie – było również istotnym wymogiem klienta.
Po 20 latach biurowiec LOT-u wciąż uchodzi za jedną z najlepszych polskich realizacji w duchu high-tech i jest odbierany jako wyraz miłości do lotnictwa głównego projektanta – Stefana Kuryłowicza, który prywatnie był zapalonym pilotem. W podwójnych elewacjach tego typu, takich, jakie zostały zastosowane podczas projektowania siedziby LOT-u, zewnętrzna warstwa zwykle jest laminowana i wykonana z bezpiecznego szkła, co ma uchronić przed jego rozbiciem. Często wyposażona jest również w dodatkowe powłoki zaciemniające w formie różnych nadruków lub folii.
Podwójna pasywna elewacja – budynek wydziału Uniwersytetu Warszawskiego
Ciekawy sposób na użycie podwójnej fasady ww. pracownia wykorzystała w budynku Wydziału Lingwistyki Stosowanej i Neofilologii Uniwersytetu Warszawskiego na Powiślu.
Obiekt powstawał w dwóch etapach: pierwsze skrzydło otwarto jeszcze w 2014 roku, drugie – dwa razy obszerniejsze – ukończono w 2022 roku. W efekcie oddano do użytku olbrzymi gmach, zajmujący cały kwartał, tuż obok słynnej Biblioteki Uniwersytetu Warszawskiego. Na wzór biblioteki zagospodarowano dach (częściowo jako tzw. zielony) dla użytkowników, wyposażając go w odpowiednie rośliny i tarasy.
Najdłuższa elewacja – od ulicy Lipowej – oraz wejściowa – od strony Browarnej – mają podwójną szklaną powłokę. Wybrano tę technologię, ponieważ to fasady południowa i zachodnia, które są najbardziej narażone na działanie promieni słonecznych. Double-skin ma tu charakter pasywny z naturalną wentylacją wymuszaną poprzez system nawiewu, umieszczony w pasach międzykondygnacyjnych w formie delikatnych żaluzji.
Zewnętrzne szklenie ujęto w konstrukcję stalową o różnym rytmie podziałów – część z profili jest odchylona od pionu. Dodatkowe niektóre pasy szyb mają zmienne odcienie zieleni, co kreuje organiczny wyraz budynku. To jednak nie tylko ekoestetyka, gdyż obiekt UW faktycznie wyposażono w wiele zrównoważonych rozwiązań, takich jak: pompy ciepła, panele fotowoltaiczne, wysoko efektywne systemy oświetleniowe czy wykorzystanie deszczówki do nawadniania ogrodu na dachu i zielonych dziedzińców.
Podwójne fasady w tym gmachu pozwoliły również na zatarcie granic pomiędzy architekturą a otoczeniem, ich wierzchnie warstwy wychodzą czasem poza obręb budynku lub przesłaniają tarasy dachowe, rozciągając powłokę budynku w przestrzeni.
Historia elewacji double-skin. Skąd się wzięła fasada w systemie podwójnej skóry?
W szklanych biurowcach i innych obiektach komercyjnych często spotyka się fasady w systemie podwójnej skóry (ang. double-skin). To jedna ze skuteczniejszych technologii poprawiających bilans energetyczny budynku. Łączy zalety pełnej transparentności – i związanej z tym możliwości dostarczenia dużych ilości naturalnego światła do wnętrz – z lepszą izolacyjnością termiczną oraz ochroną przed nadmiernym przegrzaniem. Podwójna skóra rozwija się dynamicznie od lat 90. XX wieku, co ma bezpośredni związek ze skokiem technologicznym w rozwoju produkcji szkła. Pierwsza realizacja w tym systemie miała miejsce prawie 120 lat temu!
Trudno uwierzyć, że doszło do tego poza głównym nurtem architektury, a za innowację odpowiadał nie architekt, lecz inżynier. W Giengen an der Brenz, w fabryce firmy Steiff (słynnego niemieckiego producenta lalek i zabawek, którego produkty są popularne do dziś), w 1903 roku zbudowano całkowicie przeszklony warsztat. Spokrewniony z właścicielami fabryki inżynier Richard Steiff zaprojektował prostopadłościenny budynek ze stalowym, nitowanym szkieletem w całości oblicowany szkłem. Za kurtynową fasadą użył kolejnej warstwy z takiego samego, pojedynczego szkła.
Pomiędzy dwiema powłokami powstała 25-centymetrowa pustka powietrzna, w której ukryto słupy konstrukcyjne. Dzięki temu z zewnątrz elewacja hali tworzy gładką, idealną powłokę ze szkła. Oddzielenie obu warstw fasad powietrzem działa jak bufor termiczny, skutecznie separujący środowisko wewnętrzne od zewnętrznego. Całość dopełniają okna skrzynkowe, które latem ułatwiają naturalną wentylację obiektu. Ochronę przed przegrzaniem usprawniają wewnętrzne żaluzje.
W budynku zastosowano szkło katedralne, które charakteryzuje bardzo wysoka przeźroczystość, co pozwala wprowadzać do rozległego wnętrza jeszcze więcej naturalnego światła, jakże potrzebnego robotnikom przy pracy. Zarazem tafle mają jedną powierzchnię pofalowaną, co powoduje, że widziany obraz jest lekko zamglony – takie szklenie chroni prywatność pracowników produkcji, uniemożliwiając wgląd osobom postronnym. Wybór szkła katedralnego najpewniej podyktowany był niską ceną.
Ta pierwsza tego typu, w pełni zaawansowana podwójna szklana fasada nie miała przez długi czas odpowiednika i dziwi, że warsztaty firmy Steiff nie znalazły swojego należytego miejsca w podręcznikach do historii architektury. Kilka lat później w Niemczech powstały podobnie przeszklone zakłady, jak fabryka turbin AEG projektu Petera Behrensa czy fabryka obuwia Fagus – dzieło Waltera Gropiusa, które figuruje obecnie na liście światowego dziedzictwa kulturowego UNESCO.
Jednak te jakże znane konstrukcje wyposażono jedynie w pojedyncze szklane ściany kurtynowe (i to stosowane fragmentarycznie), podczas gdy projekt Richarda Steiffa stanowi całkowicie przeszklone, dwupowłokowe pudełko. Obiekt wciąż stoi i można go podziwiać. Tuż obok, w 2005 roku, powstało muzeum firmowych zabawek.
