Fasada podwójna. Poznaj zalety i wady podwójnych fasad przeszklonych
Fasada podwójna – zwana też fasadą z podwójną skórą lub dwupowłokową – to rodzaj konstrukcji buforowej, którą uzyskuje się poprzez montaż dodatkowej osłony (najczęściej ze szkła) od strony zewnętrznej budynku. Takie fasady są nie tylko efektowne, lecz także mogą korzystnie wpływać na energooszczędność obiektu. Jakie są największe zalety podwójnych fasad przeszklonych? Czy mają wady?
Spis treści
- Idea fasady podwójnej
- Zalety podwójnych fasad przeszklonych
- Wady fasad podwójnych
- Wpływ na ograniczenie zużycia energii
Idea fasady podwójnej
W ostatnich dziesięcioleciach gwałtownie wzrósł poziom zainteresowania podwójnymi fasadami, stosowanymi głównie w wysoce przeszklonych budynkach biurowych. Konstrukcje tego typu stanowią przykład optymalnej i efektywnej opcji zarządzania interakcją między środowiskiem zewnętrznym i wewnętrznym. Oprócz możliwości zmniejszenia zużycia energii zapewniają również dużą elastyczność architektoniczną projektów.
Fasada podwójna (ang. Double Skin Facade, DSF) zwana jest też fasadą z podwójną skórą lub dwupowłokową. System przezroczystych powłok wykorzystuje pustą, wentylowaną wnękę (komorę powietrzną), aby zmniejszyć lub wyeliminować obciążenie wywołane przez energię słoneczną, bądź pasywnie wykorzystać ją do celów ogrzewania. Głębokość wnęki może wynosić od kilku centymetrów do nawet kilku metrów.
Fasada z podwójną skórą składa się z trzech głównych elementów: przegrody wewnętrznej; przestrzeni buforowej oraz przegrody zewnętrznej.
Elewacje tego typu przyciągają wzrok ze względów estetycznych – duże przeszklenia i nowoczesny design nadają charakter nowoczesnej architekturze. Jednak poza walorami wizualnymi takie konstrukcje cieszą się zainteresowaniem przede wszystkim z uwagi na funkcjonalność. Mowa tu nie tylko o energooszczędności budynków, lecz także izolacyjności akustycznej i wielu innych zaletach.
Koncepcja fasady dwupowłokowej polega na odprowadzaniu i wykorzystaniu energii cieplnej pochodzącej z promieniowania słonecznego pochłoniętego przez przeszklenie. W konsekwencji następuje ograniczenie zużycia energii wykorzystywanej zarówno do chłodzenia, jak i ogrzewania. W praktyce na drodze do realizacji tego założenia stoją istotne przeszkody, których źródło tkwi m.in. w złożoności zjawisk termicznych i przepływowych związanych z przenikaniem przez przegrodę szklaną.
Wyzwanie stanowi również adaptacja poszczególnych rozwiązań technologicznych do warunków klimatycznych różnych regionów geograficznych. Zastosowanie dodatkowej przestrzeni powietrza wpływa na uzyskanie korzystnego bilansu energetycznego poprzez zwiększenie izolacyjności cieplnej. Jednocześnie zyski ciepła pochodzą od przenikania promieniowania słonecznego przez taflę szkła, co jest bardzo korzystne podczas okresu jesienno-zimowego, lecz problematyczne latem.
Największym utrudnieniem w tego typu rozwiązaniach architektonicznych jest bowiem kwestia przegrzania, spowodowanego intensywnym nasłonecznieniem (głównie w porze letniej, ale nie tylko). Aby zniwelować ten efekt, stosuje się różne urządzenia zacieniające (żaluzje lub kurtyny) oraz wentylację pasywną lub aktywną.
Zalety podwójnych fasad przeszklonych
Zmniejszenie zapotrzebowania na ogrzewanie
Po pierwsze, szczelina pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną powierzchnią powłok fasady tworzy dodatkową warstwę izolacji budynku, zapobiegając utracie ciepła. Po drugie, ciepłe powietrze we wnęce można wykorzystać do wstępnego ogrzania świeżego powietrza wprowadzanego do budynku (wymienniki ciepła). Natomiast duże przeszklenia pozwalają na wykorzystanie światła słonecznego do pasywnego ogrzewania wnętrza budynku.
Kontrola zysku słonecznego
W cieplejszych miesiącach (a w budynkach zlokalizowanych z cieplejszych strefach klimatycznych – przez większość roku) zapotrzebowanie na chłodzenie może być bardzo wysokie z powodu intensywnego nasłonecznienia. Fasady podwójne umożliwiają kontrolowanie nadmiernego nagrzewania poprzez regulowane urządzenia zacieniające, montowane w szczelinie (rolety, żaluzje). Wnęka chroni te urządzenia przed deszczem i wiatrem, szczególnie w wysokich budynkach, a także zapewnia swobodny dostęp podczas konserwacji. Nagrzane od promieniowania słonecznego powietrze we wnęce może zostać usunięte przez naturalną i/lub mechaniczną wentylację.
Wentylacja nocna
Jako że temperatura wewnętrzna w budynkach z fasadami dwupowłokowymi wzrasta bardzo szybko w miesiącach letnich, w nocy wykorzystuje się wentylację naturalną, która umożliwia przechłodzenie pomieszczeń. Jest to sposób na usunięcie zysków ciepła z dnia i zwiększenie potencjału akumulacyjnego całego obiektu, bez potrzeby użycia energii elektrycznej.
Oszczędność energii i mniejszy wpływ na środowisko
Oprócz pasywnego ogrzewania poprzez promieniowanie słoneczne, oszczędności energii wynikają również z możliwości wykorzystania naturalnej wentylacji. Zastosowanie wentylatorów wyciągowych w umiarkowanym klimacie jest stosowane dodatkowo, z reguły w okresie letnim, a niekiedy nawet rezygnuje się z tych urządzeń. Fasadom z podwójną skórą przypisuje się zdolność do łagodzenia wpływu panujących warunków klimatycznych i środowiskowych na wnętrze budynku. Ponadto, tego rodzaju konstrukcja pozwala na zmniejszenie wielkości, zasięgu i działania instalacji ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC).
Izolacja cieplna
W sezonie grzewczym komora powietrzna przyczynia się do zwiększenia oporu cieplnego konstrukcji, a tym samym do obniżenia strat ciepła w budynku. Latem zyski od nasłonecznienia zmniejszane są głównie za pomocą wentylacji mechanicznej (przepustnice montowane na szczycie fasady).
Izolacja akustyczna
Fasady podwójne ograniczają przenoszenie dźwięku z zewnątrz do wnętrza budynku w obszarach, w których współczynnik hałasu jest wysoki ze względu na intensywny ruch uliczny. Przy czym, poziom transmisji dźwięku pomiędzy piętrami zależy od konstrukcji fasady. Przykładowo, natężenie hałasu jest większe w sytuacji, gdy wnęka powietrzna w orientacji pionowej jest ciągła i nie zawiera warstw oddzielających.
Komunikacja wizualna
Wysoki poziom przeszklenia w fasadach z podwójną powłoką szklaną poprawia komunikację wizualną wewnątrz i na zewnątrz oraz pozwala na maksymalne wykorzystanie światła naturalnego. Przeszklenie podkreśla też funkcję reprezentatywną obiektu, w dużej mierze wpływając na poprawę estetyki bryły budynku.
Redukcja oddziaływania wiatru
Dzięki komorze powietrznej napór wiatru w fasadach z podwójną skórą jest wyraźnie ograniczony i mniej odczuwalny przez użytkowników budynku. Ma to szczególne znaczenie podczas otwierania okien montowanych na przegrodzie zewnętrznej.
Przeczytaj również:
- Fasada double-skin - przykłady budynków z wielowarstwową elewacją
- Systemy wentylacji fasad podwójnych. Na czym polega sterowanie przepływem powietrza?
- Koniec ze szklanymi wieżowcami jakie znamy! Najciekawsze realizacje ze świata
- Ceramiczne żaluzje na elewacjach. Jak uzyskać ażurowe fasady? Przykłady realizacji
Wady fasad podwójnych
Wysokie koszty inwestycji
Koszty budowy fasad dwuwarstwowych są z reguły znacznie wyższe w porównaniu z konwencjonalnymi rozwiązaniami. Wynika to głównie z większego stopnia skomplikowania konstrukcji oraz z zastosowanych materiałów budowlanych w przypadku tych pierwszych. Nie można zapominać również o dodatkowych kosztach utrzymania i eksploatacji (serwisowanie i konserwacja poszczególnych urządzeń). Wyzwaniem dla inżynierów jest wobec tego osiągnięcie takiego poziomu energooszczędności, który w dalszej perspektywie czasu pozwoli na zrekompensowanie wydatków inwestycyjnych oraz związanych z utrzymaniem systemu.
Problemy z przegrzewaniem
Przegrzewanie fasady spowodowane wysokim nasłonecznieniem w okresie letnim może mieć negatywny wpływ na komfort przebywania w pomieszczeniach budynku. To jeden z powodów, dla których tak ważne jest prawidłowe zaprojektowanie wnęki powietrznej, przeszklenia i drogi przepływu powietrza w celu jego skutecznego wyprowadzenia z wnęki i zapobiegania nadmiernemu wzrostowi temperatury.
Problemy ze światłem dziennym
Działania związane z ograniczaniem wpływu promieniowania słonecznego poprzez stosowanie rolet i żaluzji mogą zmniejszać ilość światła dziennego docierającego do pomieszczeń w budynku.
Wysoka prędkość przepływu powietrza we wnęce
W wysokich budynkach prędkość przepływu powietrza we wnęce fasady może gwałtownie wzrastać. Brak zrównoważenia tego czynnika może powodować komplikacje w zakresie podstawowych funkcji fasady.
Ochrona przeciwpożarowa
W niektórych typach fasad dwupowłokowych o znacznej wysokości, pożar na niższych piętrach może łatwo rozprzestrzenić się na wyższe kondygnacje. Problem ten nie występuje w konstrukcjach z poprzecznie dzieloną komorą powietrzną, niemniej za niezbędne uznaje się wyposażenie w stosowne zabezpieczenia ogniochronne, głównie w postaci odpowiedniej izolacji.
Usterki systemu wentylacyjnego
Wszelkie awarie oraz nieprawidłowości w działaniu i optymalizacji wentylacji mechanicznej mogą wpływać niekorzystnie na komfort cieplny osób przebywających w pomieszczeniach.
Wpływ na ograniczenie zużycia energii
W obecnych czasach, w obliczu rosnących kosztów energii, zagadnienia energooszczędności stały się hasłem przewodnim dla branży nieruchomości. Fasady dwuwarstwowe wykorzystują ciepło słoneczne do ogrzewania budynku zimą poprzez odzysk części przewodzonego ciepła wewnętrznego, co powoduje zmniejszenie zużycia energii w budynku. W celu zapobiegania przegrzewaniu budynku w lecie i ograniczania energii stosuje się urządzenia zacieniające, szyby przeciwsłoneczne, a także odpowiednio zoptymalizowaną cyrkulację powietrza. Ponadto nagrzane powietrze we wnęce może być odprowadzone za pomocą wentylacji naturalnej.
Skład systemu szklenia, parametry techniczne szkła oraz warunki atmosferyczne i rodzaj wentylacji stanowią najważniejsze parametry izolacyjności fasad dwuwarstwowych. Wydajność cieplna jest tu w pewnym sensie również kwestią kontrowersyjną, ponieważ oszczędność energii i komfort cieplny zależą od wielu czynników, zwłaszcza lokalizacyjnych i geograficznych. Oprócz tego, że przezroczyste fasady powodują zmniejszenie zużycia energii dzięki naturalnemu oświetleniu, to stanowią najsłabszy element przegród zewnętrznych. Wiele zależy również od właściwego projektu i dostosowania poszczególnych rozwiązań. Systemy klimatyzacyjne można częściowo pominąć lub zastosować te o mniejszej wydajności. Potrzebę ich wykorzystania w pewnym zakresie niwelują urządzenia zacieniające. We wnęce między szybą zewnętrzną i wewnętrzną zwykle montuje się żaluzje przeciwsłoneczne lub specjalne systemy światła dziennego.
Te pierwsze chronią przed przegrzaniem latem i oszczędzają energię chłodzącą, drugie kierują naturalne światło dzienne w głąb pomieszczeń i zmniejszają zużycie energii ze sztucznego oświetlenia. Oszczędności na oświetleniu elektrycznym uzyskuje się też przez samo przeszklenie fasady. Warto podkreślić, że inteligentne systemy ścian osłonowych można nawet wyposażyć w moduły słoneczne do aktywnego wytwarzania energii. Fasada wielowarstwowa jako narzędzie do odzyskiwania ciepła w sezonie grzewczym znacznie poprawia wydajność całego systemu grzewczego.Nie ulega wątpliwości, że fasada z podwójną skórą odgrywa kluczową rolę w zmniejszaniu zużycia energii zarówno latem, jak i zimą. Wszystko to wpisuje się w popularną i pożądaną aktualnie ideę zrównoważonego rozwoju w budynkach. Jednak, aby oczekiwania związane z energooszczędnością i przeznaczeniem systemu fasad dwuwarstwowych można było zrealizować, niezbędny jest właściwy projekt z uwzględnieniem modelowania funkcji systemu. Błędy na tym etapie nie tylko spowodują brak osiągnięcia wstępnych założeń, lecz także – w skrajnych przypadkach – mogą przyczynić się do zwiększenia zużycia energii w budynku.
