V posledním desetiletí došlo v architektuře k silnému trendu využití přirozeného světla k osvětlení místností, což vedlo ke zvýšení popularity skleněných střech. Výrobní technologie drží krok s požadavky architektury. Světoví i domácí výrobci nashromáždili bohaté zkušenosti s výrobou unikátních typů skel, které kromě své tradiční funkce poskytování přirozeného světla pomáhají řešit i problémy s úsporou energie a také problémy s akustikou.
Z historie prosklených střech
Historie skleněných střech sahá téměř dvě století zpět. V roce 1851 byl v Hyde Parku postaven výstavní pavilon s názvem Crystal Palace pro londýnskou výstavu. Poprvé ve světové praxi se objevila konstrukce působivé velikosti pouze z kovu a skla. V druhé polovině XNUMX. stol. všude se objevily první budovy se skleněnými střechami: obchodní pasáže (Moskva GUM), vlaková nádraží (Pařížské nádraží D’Orsay, ve XNUMX. století přestavěné na muzeum umění), výstavní pavilony (Milánská galerie Viktora Emanuela II.). Prolamované geometrické klenby, oblouky a kopule se staly charakteristickým prvkem skleněné a kovové architektury. Zpočátku rámová síť pro střechy umožňovala použití malého skla, protože tabulové sklo bylo obecně tenké. S příchodem pevnějších a bezpečnějších typů skel se architektům a designérům zvýšily možnosti použití tohoto materiálu ve střešních systémech.
Nákupní komplex, Milán, Itálie
V Evropě a USA nastal vrchol obliby atrií v době ropné krize, kdy architekti z důvodu úspory energie začali do svých projektů stále častěji zařazovat prosvětlovací konstrukce. Právě v této době se trendem ve výstavbě atrií stal americký architekt J. Portman, který v 1970.–1980. postavil řadu mrakodrapů s velkými atrii.
V Rusku jsou v současnosti skleněné střechy žádané nejen ve veřejné, ale i v soukromé bytové výstavbě (hlavně pro stavbu zimních zahrad).
Apple obchod, Nový–York, United States
Knihovna, Minsk, Bělorusko
Rychlý růst výstavby takových střech brzdí několik faktorů:
• Nedostatek regulační dokumentace.
• Vysoká cena.
• Vlastnosti provozu.
Montáž prosklených střech zajišťuje zvýšené požadavky na větrání místností, požární bezpečnost, systémy odklízení sněhu a odvodnění z povrchu. Skleněná střecha je dražší na provoz než tradiční střecha a musí se čistit alespoň dvakrát ročně.
Vznik nových technologických inovací na trhu však podněcuje vývoj skleněných střešních krytin. Například, pokud byla dříve hlavní nevýhodou skla jeho tepelná vodivost vedoucí k výrazným tepelným ztrátám a nadměrné spotřebě energie, nyní použití moderních oken s dvojitým zasklením nebo speciálního energeticky úsporného skla umožnilo tento problém vyřešit. problém. Navíc schopnost využívat přirozené světlo k osvětlení vnitřních prostor může dokonce snížit náklady na energii.
Sklo pro střechy: požadavky
Na sklo používané ve střešních konstrukcích jsou kladeny zvýšené požadavky z hlediska bezpečnosti, energetické účinnosti a estetiky.
Tiskárna s kanceláří, Německo
Veřejná knihovna v Seattlu, USA
Hlavním rysem prosklené střechy je její průsvitnost, schopnost využít přirozené světlo k osvětlení vnitřních prostor a tím výrazně šetřit energii. Kromě vynikajících optických vlastností však musí sklo splňovat řadu dalších požadavků v oblasti tepelné izolace: zejména musí umět omezit přehřívání místností za slunečného počasí a snížit tepelné ztráty v chladném období.
V současné době je v Rusku zastoupeno mnoho světových výrobců skla (Saint Gobain, Francie; Evroglas, Německo atd.). Některé z nich již vytvořily své výrobní závody v naší zemi:
• AGC Flat Glass (dříve Glaverbel) (v Rusku ji zastupuje Bor Glass Factory a nový výrobní komplex AGC Flat Glass Klin, postavený od nuly);
• Pilkington (UK);
• Guardian (USA).
Dalším důležitým požadavkem na skleněnou střešní krytinu je pevnost, která by měla být dostatečná, aby kromě vlastní hmotnosti skla odolala zatížení větrem a sněhem (s „rezervou“ pro případ silného sněžení!), ale i opravám a údržbě. prováděno na střeše.střecha.
Bezpečnost proti poranění je zajištěna použitím tvrzeného skla, triplexu nebo skla s nanesenou fólií. Pevnost tvrzeného skla je 4–5krát vyšší než u běžného skla, při rozbití se rozbije na malé úlomky, které nemají ostré rohy. A triplex (také nazývané vrstvené sklo) je druh „sendviče“ skládající se ze dvou nebo více tabulí obyčejného leštěného skla, spojených dohromady pomocí speciální fólie. Toto sklo má zvýšenou odolnost proti nárazu a upevňovací fólie zabraňuje jeho rozbití na úlomky při zničení. V dnešní době existuje velké množství různých ochranných nátěrů, které bez snížení průhlednosti skla zajišťují jeho bezpečnost před úrazem. Kromě odolnosti proti nárazu má takové sklo dobré tepelně a zvukově izolační vlastnosti a odolnost proti změnám teploty. Například vrstvené nárazové sklo Stratobel, vyráběné společností AGC Flat Glass, s polyvinylbutyralovou (PVB) fólií je struktura sestávající ze dvou nebo více tabulí skla spojených jednou nebo více vrstvami PVB fólie, která může být buď průhledná, barevná nebo dekorativní.
Samostatná obytná budova, Rakousko
Muzeum moderního umění, New York, USA
Dalším oblíbeným způsobem, jak zvýšit pevnost průsvitných částí střešních systémů, je použití zesíleného skla. Při rozbití si sklo zachovává svou celistvost díky kovové síťovině zabudované v jeho struktuře. Další výhodou takového skla je požární odolnost. Speciální ohnivzdorné sklo může chránit před otevřeným plamenem nebo zplodinami hoření. Například skla Pyrobel a Pyrobelite (vyrobené společností AGC Flat Glass) obsahují speciální vrstvy, které se při vystavení vysokým teplotám roztahují a proměňují sklo v neprůhlednou bariéru, která brání šíření plamene, kouře a tepla. Střecha z takového skla dokáže ochránit dům před šířením požáru ze sousedních hořících předmětů.
Jednotlivé části skla se na střeše mohou na slunci ohřívat nerovnoměrně, teplotní rozdíl mezi hlavní plochou a její částí v místě styku s rámem může být 30–35 °C. Tento teplotní rozdíl způsobuje „tepelný šok“ a destrukci skla, takže odborníci doporučují používat okna s dvojitým zasklením sestávající ze dvou částí, například triplex a tvrzené sklo. Poškození konstrukce v důsledku tepelného šoku se můžete vyhnout použitím tvrzeného skla, které prošlo testy tepelné expozice.
Vlakové nádraží, Kiel, Německo
Inovativní technologie ve výrobě skla
Energetická účinnost. Tento termín se mezi odborníky běžně používá k označení zasklení, které pomáhá kompetentně a efektivně regulovat energetické toky uvnitř budov. Energeticky úsporné vlastnosti skla jsou dány speciálními neviditelnými povlaky na bázi oxidů kovů vzácných zemin.
Energeticky účinné zasklení lze rozdělit do tří typů:
• úspora tepla;
• sluneční ochrana;
• kombinovaná (ochrana proti slunci + úspora tepla).
Protisluneční skla – reflexní a tónovaná ve velkém, se speciálním vzorem aplikovaným pro regulaci světelných toků – vám umožní ušetřit energii vynaloženou na chlazení místností v létě.
Hlavním ukazatelem charakterizujícím schopnost skla odrážet tepelné záření je jeho emisivita neboli „emisivita“. Čím je menší, tím účinněji materiál odráží teplo. Taková skla svými vlastnostmi umožňují volný průnik slunečního světla do místnosti a teplo nahromaděné uvnitř místnosti odrážejí zpět. Obyčejné sklo odráží nahromaděnou energii dovnitř i ven se stejnou intenzitou, ale v případě nízkoemisivního skla intenzita záření směrem ven několikanásobně klesá.
Ukázka „vypínatelného“ skla: a) režim „matný“, b) režim „průhledný“.
Pro dosažení požadovaných vlastností zasklení se používají různé druhy nátěrů. Nejpokročilejší z hlediska svých vlastností jsou tzv. měkké povlaky nanášené na sklo při elektrochemických procesech za podmínek vysokého vakua ve speciálních instalacích – lakovačích.
Nejnovější vývoj Saint-Gobain Deutsche Glas – „přepínací sklo“ – funguje ve dvou režimech – průhledném a matném. Sklo je připojeno ke zdroji energie a jedním stisknutím tlačítka dokáže změnit svou průsvitnost. V létě sklo přepnuté do matného stavu snižuje tepelné zatížení a v zimě průhledné propouští více denního světla a přirozeného tepla.
Sklo se zabudovaným solárním modulem
Samočistící. Příkladem je samočistící sklo Pilkington Active™. Dvoustupňový proces čištění začíná rozkladem organických nečistot na povrchu skla pod vlivem UV záření. Poté, když voda dopadne na sklo, vlhkost stéká dolů a smyje nečistoty. Stojí za zvážení, že použití samočisticího skla v zařízeních umístěných ve zvláště znečištěných oblastech velkoměst nezaručuje jejich ideální průhlednost, které lze dosáhnout použitím čisticích prostředků. Jeho použití ve střešním zasklení, zejména v těžko dostupných místech, však eliminuje nutnost ručního čištění skel a s tím spojené náklady a rizika.
Antibakteriální povlak některých typů skla ničí více než 99 % bakterií a zabraňuje šíření plísní, zlepšuje hygienické podmínky místností vystavených mikrobům.
Sklo s potiskem fotografií
V Rusku se v současné době speciální typy skel pro zastřešení prakticky nevyrábějí, v této oblasti se používají výrobky zahraničních výrobců. Jednou z výjimek je OJSC Saratov Glass Institute, která provádí výzkum v oblasti složení a nových typů plaveného skla a vyrábí hromadně tónovaná plavená skla, reflexní, nízkoemisivní, tvrzená skla a také energeticky úsporná dvojskla. Okna.
Boj se sněhovými závějemi. Kromě zátěže, která vážně ohrožuje provozní bezpečnost zařízení, zakrývá sklo sněhem, čímž je průsvitné nebo zcela neprůhledné, což „neguje“ všechny výhody architektonického řešení skleněné střechy. Existuje několik tradičních způsobů, jak tento problém vyřešit – zvýšení úhlu střechy ve fázi návrhu a instalace elektrického topného kabelu. Mechanické odstraňování sněhu a ledu je samozřejmě nepřípustné, protože může způsobit vážné škody. Nejslibnější možností je však použití elektricky vyhřívaného skla, které se již dlouho úspěšně vyvíjí v automobilovém průmyslu.
Lev Shakhnes, zástupce výkonného ředitele Unie sklářských podniků
Pro zasklení střech se používají různé druhy výrobků: střešní okna, světlíky, prosvětlovací střešní konstrukce (ploché, zakřivené), které využívají speciální dvojitá okna. Střešní okna se v Rusku stále nevyrábějí, v této oblasti se používají výrobky zahraničních výrobců (Fakro, Velux).
V podmínkách ruské zimy ztrácejí průsvitné střechy pod sněhovou pokrývkou svůj hlavní účel. K řešení tohoto problému se používají elektricky vyhřívaná okna s dvojitým zasklením, u kterých při přivedení napětí na vodivý povlak skla stoupá teplota, taje sníh a z jeho povrchu odtéká voda. Použití tvrzeného skla a triplexu v konstrukci elektricky vyhřívaných dvojskel zajišťuje jejich bezpečný výkon. Výroba takovýchto oken s dvojitým zasklením je poměrně složitá záležitost a provádějí ji nejčastěji specializované firmy, které mají zvládnutou výrobu tohoto typu výrobků (Mosavtosteklo OJSC, Metrobor CJSC atd.).
I přes stávající potíže obliba skleněných střech roste. Stále více plánovaných objektů se plánuje stavět pod sklem. Příkladem je zrekonstruovaný hotel Moskva a řada dalších hotelových business zařízení.
V současné době jsou na trhu dvě různé technologie výroby vyhřívaného skla:
• Vrstvené sklo, ve kterém jsou topné dráty (obvykle wolframové) zapuštěny v mezivrstvě z polyvinylbutyrátu.
• Vrstvená skla nebo okna s dvojitým zasklením s vyhřívaným povlakem.
Vzorky protislunečního skla
Výroba vyhřívaného skla první technologií je pracnější a nákladnější. Jedním z lídrů ve výrobě tohoto typu vyhřívaného skla je Saint-Gobain (produkt Thermovit). Oproti sklu vybaveným vyhřívaným povlakem nemají nejtenčí wolframové drátky vliv na propustnost světla (při použití povlaků může tento parametr klesnout o 5-10 %) a další optické vlastnosti materiálu.
Střechy ze skleněných tvárnic
Jednou z méně obvyklých možností instalace prosklených střech je zastřešení ze skleněných tvárnic. Jak víte, skleněné tvárnice jsou výrobky s hermeticky uzavřenou dutinou tvořenou spojením dvou lisovaných skleněných desek. Zředěný vzduch uvnitř skleněné tvárnice dává tomuto materiálu vynikající tepelně-úsporné a zvukově izolační vlastnosti. Použití tohoto materiálu poskytuje architektům široký prostor pro fantazii – kombinací barev, textur a velikostí, střídáním matných a hladkých skleněných tvárnic mohou vytvářet celé kompozice.
Střechy v soukromých domech, klenby, přístřešky a zimní zahrady jsou zpravidla stavěny ze skleněných tvárnic. Skleněné tvárnice lze montovat v libovolné rovině – vodorovné, svislé i nakloněné. Z technického hlediska je však instalace střechy ze skleněných tvárnic mnohem složitější než jakákoli jiná průsvitná konstrukce. Je třeba mít na paměti, že například konstrukce ze skleněných tvárnic nesnášejí natahování konstrukcí. Je také nutné vzít v úvahu hmotnost skleněných tvárnic – každý prvek váží 2,5-4,5 kg. Určité potíže přináší i to, že obyčejná skleněná tvárnice nemůže být designově extrémní. Potřebuje oporu – z cihel, kovu, dřeva.
Alternativní technologií je použití elektricky vodivých čirých povlaků, které jsou vyrobeny z oxidu cínu dopovaného fluorem, oxidu india a cínu nebo směsi oxidů a stříbrného kovu. Výstupní výkon takových panelů je vyšší než u vyhřívaného skla s dráty.
Výhodou potažených panelů je jejich cena (o 30 % nižší než u skla s nainstalovanými dráty) a nevýhodou jsou omezení velikosti. Velké panely mohou vyžadovat vysoký příkon a složité skleněné panely mohou způsobit nerovnoměrné rozložení tepla, zanechávat studené rohy a přehřívat se v určitých oblastech.
V současné době nabízí sklo pro elektricky vyhřívané střechy v Rusku pouze několik výrobců: USD, Mosavtosteklo, Laboratory of Light.
Izolace hluku. Použití skla se zvukově izolačním efektem umožňuje vytvořit průsvitné střechy na objektech, jako jsou bazény a stadiony. Příkladem je rozestavěný stadion v Gdyni (Polsko). Při výstavbě tohoto zařízení byli architekti postaveni před úkol zajistit pohodlí obyvatel okolních domů, aby hluk, který je nevyhnutelný při hromadných sportovních akcích, nerušil jejich okolí. Na konstrukci střechy stadionu bylo použito zakřivené tvrzené sklo s potiskem pro ochranu proti slunci a speciální hlukově izolační vrstvou.
Dalším příkladem je vrstvené sklo Stratophone (AGC Flat Glass), které obsahuje vrstvu speciální fólie snižující šum. Tato fólie kromě ochrany proti hluku zajišťuje i bezpečnost ostatních v případě mechanického poškození skla, které chrání.
Skleněné střechy, které mají vyvážené výkonnostní charakteristiky, mají širokou perspektivu při výstavbě veřejných, průmyslových a unikátních budov.
Článek byl připraven na základě materiálů od následujících společností:
NTD-engineering (oficiální zástupce USD
v Rusku); Sdružení “Aprok”; AGC ploché sklo; Hvězdné sklo.
