Spis treści
Fasady wentylowane z paneli aluminiowych
Fasady wentylowane to jeden z najpopularniejszych systemów elewacyjnych. Składają się z nośnej podkonstrukcji (najczęściej aluminiowej lub stalowej), warstwy termoizolacji i zewnętrznej okładziny – paneli aluminiowych. Między izolacją a okładziną powstaje szczelina wentylacyjna, która w naturalny sposób odprowadza wilgoć i nadmiar ciepła, przedłużając żywotność materiałów i poprawiając parametry energetyczne budynku. Panele aluminiowe są lekkie – zazwyczaj ważą jedynie 3–5 kg/m², co znacząco odciąża konstrukcję nośną (albo pozwala na przygotowanie podkonstrukcji z profili o mniejszej masie), a jednocześnie umożliwia łatwy i szybki montaż. Ich powierzchnie, anodowane lub malowane proszkowo, wykazują doskonałą odporność na korozję oraz promieniowanie UV, dzięki czemu zachowują estetyczny wygląd przez wiele lat eksploatacji.
Dodatkowo panele można elastycznie formować: perforować i giąć do postaci zwartych, przestrzennych elementów, co umożliwia uzyskiwanie unikatowych wzorów i dopasowanie do najśmielszych koncepcji architektonicznych. Obudowa budynku MUSIKENE – Szkoły Muzycznej Kraju Basków w San Sebastian (arch. GAZ Arquitectos, 2016) została wykonana z aluminiowych paneli wytłaczanych w charakterystyczny wzór trójkątnych wielościanów, tworzących tzw. efekt low-poly – z wyraźnymi, łamanymi krawędziami.
Na elewacjach zewnętrznych tafle są lakierowane na czarno z wysokim połyskiem, natomiast w wewnętrznych dziedzińcach – na złoto, tworząc kontrast i nawiązanie do błyszczącej powierzchni instrumentów muzycznych. Część paneli jest perforowana, co pozwala na subtelne przenikanie światła.
i
Fasady z paneli perforowanych
Perforowane panele metalowe stanowią efektowną i funkcjonalną osłonę fasad, łącząc dekorację z praktycznymi zaletami ochrony przeciwsłonecznej. Najczęściej wykonuje się je z aluminium, które w odróżnieniu od stali jest odporne na korozję nawet po wykonaniu otworów, co gwarantuje długotrwałą trwałość i minimalne koszty utrzymania. Rzadziej spotyka się perforacje na stalowych płytach, w przypadku których z uwagi na podatność na rdzewienie wymagana jest dodatkowa, kosztowna ochrona powierzchni.
Perforacja umożliwia uzyskanie dodatkowego wymiaru przestrzennego – dzięki różnym rozmiarom i kształtom otworów elewacja zyskuje głębię, a jednocześnie pełni rolę filtra przeciwsłonecznego. Panele mogą tworzyć stałą, nieprzesuwną powłokę albo funkcjonować jako ruchome zasłony, dostosowujące się do warunków atmosferycznych i pory dnia.
Do pierwszej grupy – systemów stałych – należy fasada Centrum Badań Biomedycznych Uniwersytetu w Pampelunie (arch. Vaíllo & Irigaray Architects, 2011), gdzie cienkie perforowane płyty aluminiowe są zagięte w regularne, ostre fałdy, tworząc przestrzenny relief (ang. folded plate). Dzięki temu elewacja zyskuje dynamiczną fakturę, a światło i cień podkreślają kształty podobne do tradycyjnych form origami.
Przeczytaj również:
- Fasady a komfort cieplny budynków. Jak konstrukcja ścian zewnętrznych i otoczenie obiektu wpływa na komfort termiczny we wnętrzu
- Rola fasady w wentylacji pomieszczeń. Podwójne fasady szklane
Z kolei znakomitym przykładem rozwiązania ruchomego są prefabrykowane perforowane trójkątne panele zacieniające na fasadzie budynku głównego Kampusu Uniwersytetu Południowej Danii w Kolding (arch. Henning Larsen Architects, 2014). Każdy panel może być niezależnie otwierany lub zamykany, co pozwala na regulację poziomu nasłonecznienia i wentylacji wnętrza.
W obliczu rosnących cen metali elewacja nowego skrzydła Muzemu San Telmo w San Sebastián (arch. Nieto Sobejano Arquitectos, 2011) wyróżnia się zastosowaniem ponad 3500 paneli odlewanych z litego, recyklingowego aluminium. Zgodnie z deklaracjami projektantów precyzyjna perforacja nawiązuje do porośniętej mchem skały Urgul, a szczeliny chronią wnętrze przed nadmiernym nasłonecznieniem.
i
Fasady szklane
Systemy fasad szklanych opierają się na połączeniu nośnej konstrukcji aluminiowej lub stalowej oraz wielowarstwowego szklenia (pojedynczego i zespolonego). Kluczowe elementy to profile nośne (słupki oraz rygielki), uszczelki gwarantujące szczelność i kompensację rozszerzalności cieplnej oraz szyby zespolone o różnych funkcjach (niskoemisyjne, hartowane, laminowane, przeciwsłoneczne).
Najbardziej powszechny jest system słupowo-ryglowy (ang. stick system), w którym moduły szklenia osadzone są w aluminiowych, montowanych etapowo profilach. W budynkach o większych gabarytach, a także w obiektach wysokościowych wykorzystuje się systemy wstępnie prefabrykowane (ang. unitized). Fabrycznie przygotowane moduły fasady zawierają już ramy, szyby i uszczelki, dzięki czemu na budowie montuje się je niczym gotowe „klocki”, co pozwala na zachowanie najwyższej precyzji wykonania i szybkości montażu.
Zaawansowaną wersję tego systemu zastosowano w budynku biurowym KfW Westarkade we Frankfurcie nad Menem (arch. Sauerbruch Hutton, 2010), gdzie moduły fasady zostały prefabrykowane, pomimo tego, że każdy z nich ma inną geometrię. To dobry przykład procesu produkcyjnego, który został zestandaryzowany, ale jest w stanie wyprodukować niestandardowe elementy.
Przeczytaj również:
- Fasada budynku. Rola, funkcje i znaczenie w różnych strefach klimatycznych
- Przestrzeń, światło i komfort: przykłady budynków z fasadą double-skin
Prefabrykację high-tech wykorzystano także w budowie fasady Filharmonii nad Łabą w Hamburgu (arch. Herzog & de Meuron, 2016), do której wykorzystano 1100 modułów składających się ze szkła giętego na gorąco, na które następnie naniesiono sitodruk.
Innym sposobem osłony fasady budynku jest wykorzystanie szkła w funkcji zewnętrznego ochronnego „klosza”. Tafle nie są szczelnie połączone, powietrze może swobodnie krążyć, a funkcję właściwej, szczelnej fasady pełni termoizolacyjne przeszklenie, które znajduje się na drugim planie.
i
W budynku biurowym firmy Swiss Re w Zurychu (arch. Diener & Diener, 2017) zewnętrzne tafle tworzą efekt płynnego, falującego płaszcza, podkreślając dynamikę bryły. Szklane elementy są zamontowane do stalowej podkonstrukcji, wyraźnie widocznej na fot. 7. Dzięki zastosowaniu różnych systemów montażu można wyprodukować zarówno niemal całkowicie bezramowe, „lewitujące” tafle szkła, jak i mocowane szybko moduły, co znacznie skraca czas realizacji i minimalizuje prace na placu budowy.
Beton architektoniczny, ceramika
Beton architektoniczny łączy w sobie surowy charakter betonowej faktury z wysokimi walorami estetycznymi. Można go stosować w formie prefabrykatów lub wykonywać bezpośrednio na budowie jako tzw. wylewany in situ. Ta druga metoda jest dużo bardziej wymagająca technicznie, ponieważ warunki na placu budowy zdecydowanie trudniej regulować niż w zakładzie prefabrykacji.
W kompleksie Nowego Gmachu Sądu w Gandawie (arch. Stéphane Beel i Lieven Achtergael, 2007) znajduje się budynek techniczny charakteryzujący się surową, niemal brutalistyczną formą, w której odsłonięta faktura słupów i belek z betonu wylewanego in situ nadaje elewacji monumentalny, ekspresyjny wyraz. Obiekt mieści wejście do parkingu i pełni funkcję osłony klatki schodowej i dźwigów. Z kolei fasada Wydziału Ekonomii i Biznesu Uniwersytetu Nawarry (arch. Juan M. Otxotorena, 2012) została zrealizowana z prefabrykowanych paneli z betonu architektonicznego, barwionych w masie na jasny, lekko ciepły odcień szarości. Każdy panel produkowany był w kontrolowanych warunkach fabrycznych – zyskując jednolitą grubość i gładką, delikatnie szorstką fakturę przez szczotkowanie powierzchni. Panele dostarczano na plac budowy i montowano na podkonstrukcji.
i
Fragment elewacji widoczny na powyższym zdjęciu składa się z prefabrykatów, które w rzucie mają kształt trójkąta lub trapezu, mocowanych do właściwej płaszczyzny fasady. W połączeniu z naprzemiennym układem wypukłych i wklęsłych elementów daje to efekt sztucznie pogłębionej miąższości fasady. Jednocześnie szczeliny wentylacyjne za panelami odpowiadają za odprowadzanie wilgoci i zapobiegają przegrzewaniu się ściany, łącząc dekoracyjny walor głębi z funkcją termiczną i higieniczną elewacji. Fasada Sali Koncertowej w Brugii (arch. Paul Robbrecht & Hilde Daem, 2012) została wykonana jako wentylowany system elewacyjnych płyt ceramiczno-terakotowych, barwionych w masie na głęboką czerwień. Każdy kaseton – o wymiarach ok. 40 x 120 cm – został uformowany i wypalony fabrycznie.
Szkliwo zastosowane na zewnętrznej płaszczyźnie podkreśla naturalną, matową fakturę terakoty. Kasetony są zawieszone na stalowej podkonstrukcji zamocowanej do żelbetowej konstrukcji nośnej budynku, tworząc szczelinę wentylacyjną ok. 30 mm. Dzięki temu elewacja „oddycha” – odprowadza wilgoć i chroni izolację termiczną. Poziome i pionowe fugi mają zaledwie 8 mm szerokości, co nadaje fasadzie kompaktowy, a jednocześnie drobny rytm pionowych listew, a łagodne załamania kasetonów – charakterystyczny, falowany wzór, który wydobywa grę światła i cienia przez cały dzień.
i
Kamień naturalny
W budynku Muzeum Historycznego we Frankfurcie nad Menem (arch. LRO GmbH & Co. KG Freie Architekten BDA, 2017) zastosowano elewację wykonaną z ręcznie obrabianych płyt z kamienia naturalnego – Neckertäler Hartsandsteinu – charakterystycznego dla regionu piaskowca o ciepłej, różowawej tonacji. Każdy blok ma nieregularne krawędzie, co podkreśla „rękodzielniczy” charakter wykończenia: kamień był ciosany i łamany ręcznie, dzięki czemu powierzchnia odbija światło w różny sposób, uzyskując wrażenie głębi i czytelny diagonalny deseń.
Fasada została wymurowana z kamienia, nie jest to system kamiennej okładziny. Pionowe fugi pozostawiono otwarte, wypełniono tylko te poziome. Takie rozwiązanie nie tylko harmonijnie wpisuje się w historyczną zabudowę śródmieścia, ale również – dzięki subtelnie pogłębionej fakturze – powoduje przeplatanie światła i cienia w ciągu całego dnia.
i
Kamień spiekany/spiek kwarcowy
Jednym z materiałów, który w ostatnich latach zyskuje na popularności w architekturze, jest kamień spiekany, określany także jako spiek kwarcowy. Powstaje w procesie wykorzystującym naturalne minerały – takie jak kwarc, skalenie i krzemionka – które są prasowane pod bardzo wysokim ciśnieniem, a następnie wypalane w temperaturze sięgającej ok. 1200°C. Dzięki tej technologii możliwe jest uzyskanie wielkoformatowych płyt o stosunkowo niewielkiej grubości, znacznie przekraczających gabaryty płyt wytwarzanych z kamienia naturalnego. Standardowe grubości wynoszą od 12 do 30 mm, co pozwala na szerokie zastosowanie tego materiału, a jednym z najczęstszych rozwiązań są elewacje wentylowane, gdzie płyty pełnią rolę trwałych i estetycznych okładzin zewnętrznych.
Kompozytowe panele HPL
Panele HPL (ang. high pressure laminate) składają się z kilku warstw papieru impregnowanego żywicami fenolowo-melaminowymi oraz zewnętrznej warstwy melaminowej, odpornej na zarysowania. Całkowita grubość elementu wynosi przeciętnie 6–12 mm. Panele są odporne na UV i warunki atmosferyczne – kolor nie blaknie, powierzchnia pozostaje trwała mimo ekspozycji. Dodatkowo występują one w bogatym wzornictwie – są dostępne w niemal nieograniczonej palecie kolorów i wzorów. Materiał ten jest popularny, ale rzadko bywa kojarzony z prestiżem, jakim powinny charakteryzować się budynki publiczne.
Autor spotkał rozliczne zastosowania paneli HPL w budownictwie mieszkaniowym, np. w akademiku Basket Apartments w Paryżu (arch. OFIS Architects, 2013), gdzie elewacja od strony ulicy des Petits Ponts wyróżnia się balkonami przypominającymi plecione kosze. Balustrady zostały wykonane z listew HPL, o zróżnicowanych rozmiarach i losowo ustawionych kątach, co urozmaica rytm i perspektywy fasady.
Drewno i materiały drewnopochodne
Fasady drewniane wnoszą do architektury ciepło i naturalność, jednak wykorzystanie drewna na elewacjach stawia również wiele wyzwań. Jako materiał naturalny, niechroniony stanowi ono potencjalne paliwo dla ognia i pożywienie dla organizmów żywych, dlatego przed montażem poddaje się je specjalistycznym zabiegom konserwującym i ognioochronnym. Tak zaawansowane przekształcenia znacznie podnoszą cenę drewna high-tech i choć przedłużają jego żywotność, nadal ustępuje ono pod względem trwałości materiałom mineralnym czy metalowym opisanym powyżej. Jednym z przykładów zastosowania jest elewacja Wälderhaus w Hamburgu (arch. Studio Andreas Heller GmbH Architects & Designers, 2012) – wykonana z surowych, nieimpregnowanych desek z modrzewia syberyjskiego (pochodzącego m.in. z Siegerland i Sauerland).
i
Zastosowanie niechronionego drewna wymagało wprowadzenia zaawansowanych rozwiązań przeciwpożarowych: zgodnie z nowymi Eurokodami fasada została wyposażona w systemy czujników dymu, zraszacze oraz powłokę ogniochronną, które minimalizują ryzyko rozprzestrzenienia płomieni. Choć modrzew cechuje się naturalną odpornością na czynniki atmosferyczne i może przez dekady przybierać srebrzystą patynę, jego długowieczność na elewacji bez dodatkowych zabezpieczeń jest ograniczona – konieczne są regularne przeglądy techniczne, wymiana zdeformowanych elementów oraz monitorowanie stanu powłoki przeciwpożarowej.
W praktyce oznacza to wyższe koszty eksploatacji i utrzymania. Jednym z ciekawszych systemów, który pozwala na rozwiązanie części wskazanych wyżej problemów, jest typologia (sposób skonstruowania) fasady określana jako „drewno za szkłem” – elewacja z litego drewna osłonięta szklaną powłoką, która chroni je przed deszczem i filtruje szkodliwe promieniowanie UV. Przykładem budynku z zastosowaniem tej typologii jest Muzeum Państwowe LVR w Bonn (arch. Knut Lohrer, 2003), gdzie właściwą fasadę zbudowano z dużych bali drewnianych osłoniętych jednolitą taflą szkła na cięgnowej konstrukcji. Architekt wykorzystał skojarzenie ze szklaną gablotą, w której znajdują się muzealne artefakty.
Podobne rozwiązanie wykorzystano na elewacji Instytutu Nauk i Technologii Środowiskowych w Barcelonie (arch. H Arquitectes + dataAE, 2014). Fasada przybiera formę ciągłego klosza wykonanego z paneli ze szkła lub poliwęglanu, który automatycznie otwiera się i zamyka, regulując zyski słoneczne i wentylację. Przestrzeń buforowa między właściwym budynkiem a powłoką chroni betonowy trzon budynku o wysokiej bezwładności cieplnej i pozwala na wykorzystanie nadmiaru ciepła zimą oraz jego odprowadzanie latem.
Ślad węglowy materiałów elewacyjnych
Współczesne fasady coraz częściej analizuje się także przez pryzmat ich wpływu na klimat, mierzony śladem węglowym – emisyjnością CO² ekwiwalentnego na jednostkę masy lub powierzchni. W przypadku paneli aluminiowych największą część emisji generuje proces wytopu pierwotnego aluminium – nawet 8–12 t CO² na tonę metalu. Choć recykling pozwala obniżyć zużycie energii o 90–95%, ograniczenia w zbiórce i sortowaniu zużytego aluminium sprawiają, że rzeczywiste oszczędności są niższe.
Panele perforowane ze stali wykazują nieco mniejszy „ślad” przy produkcji, ale muszą być dodatkowo zabezpieczane antykorozyjnie, co podnosi emisje związane z preparatami ochronnymi.
Szkło elewacyjne, szczególnie niskoemisyjne i laminowane szyby zespolone, powstaje z piasku kwarcowego i dodatków, a proces topienia wymaga bardzo wysokich temperatur (ok. 1600°C), co przekłada się na ok. 0,8–1,2 t CO² na tonę szkła. Wysokosprawne piece i odzysk ciepła mogą zredukować te wartości do 0,5 t CO² na tonę szkła. Produkcja betonu architektonicznego jest źródłem 0,6–0,9 t CO² na tonę zużytego cementu, a prefabrykacja dodatkowo generuje emisje związane z transportem i montażem.
Przeczytaj również:
- Agnieszka Błońska o druku 3D w architekturze: Ekologia, innowacje i wyzwania dla architektów
- Sgraffito na elewacjach – jak powstają dekoracyjne historie w tynku?
Z kolei ceramiczne kasetony wymagają wypalania w piecach w temperaturze powyżej 1200°C, co daje emisję rzędu 0,7 t CO² na tonę produktu. Kamień naturalny ma relatywnie niski ślad węglowy (0,02–0,2 t CO² na tonę), powstający głównie w czasie wydobycia i transportu, ale cechuje się wysoką masą. Z kolei panele HPL – lekkie i trwałe – generują „tylko” ok. 0,5 t CO² na m² materiału (z uwzględnieniem żywic i papieru), ale de facto są kompozytem, którego późniejsze rozdzielenie i efektywny recykling nie są możliwe. Na przeciwnym biegunie jest drewno – przyjazne środowisku w fazie produkcji (tylko 0,1–0,3 t CO² na m3), ponieważ rosnące drzewa pochłaniają CO², jednak konserwacja i impregnacja chemiczna zwiększają ślad węglowy, a krótka żywotność elewacji (bez regularnych zabiegów) może wymusić częstsze wymiany materiału.
Podsumowanie
Zróżnicowanie systemów elewacyjnych – od lekkich paneli aluminiowych przez fałdowane i perforowane okładziny aż po masywne fasady kamienne czy beton architektoniczny – pozwala dziś na dowolne kształtowanie estetyki i parametrów energetycznych obiektów publicznych. Wybór materiału determinuje balans pomiędzy trwałością, kosztem wykonania i eksploatacji a wpływem na środowisko, przez możliwość świadomej analizy śladu węglowego konkretnych rozwiązań.
Coraz większą rolę odgrywają rozwiązania modułowe i prefabrykowane, skracające czas budowy oraz minimalizujące ryzyko błędów montażowych. Jednocześnie rośnie zainteresowanie fasadami adaptowalnymi, które w obecnej technologii manifestują się najczęściej jako fasady kinetyczne, z elementami ruchomymi, które reagują na warunki klimatyczne, optymalizując komfort termiczny i oświetlenie wnętrz. Przyszłość elewacji to integracja inteligentnych technologii – powłok fotowoltaicznych, czujników jakości powietrza czy systemów samoregulacji. Wyzwania związane z recyklingiem i długowiecznością materiałów będą stymulować rozwój innowacji, łącząc walory estetyczne z rosnącymi wymaganiami ekologicznymi i energetycznymi.
