Išmanieji stiklo fasadai: ar esame pasiruošę pokyčiams? ‎‎

Šių metų pradžioje Niujorko meras Billas de Blasio pareiškė, kad rimtai svarsto įstatymo projektą, kuris uždraustų mieste statyti naujus stiklinius dangoraižius. Toks žingsnis yra pagrįstas ir suprantamas – stiklo fasadų dangoraižiams reikia daug energijos šildant ir vėsinant, todėl, mero žodžiais, tradiciniai stikliniai fasadai yra neįtikėtinai neveiksmingi, kuomet Niujorkas siekia laikytis neseniai priimto naujojo Žaliojo susitarimo (New Green Deal), kurio tikslas – iki 2050 m. įgyvendinti nulinio anglies dvideginio emisijos ekonomiką.

Laimei, architektai ir inžinieriai siūlo vis daugiau galimybių, siekiant padidinti energijos vartojimo efektyvumą klimato pokyčių akivaizdoje. Tokios konstrukcijos kaip dvigubi stiklo fasadai, susidedantys iš dviejų stiklo sluoksnių, kurių viduryje yra tarpai, suteikia geresnę šilumos izoliaciją ir didina energinį efektyvumą. Normano Fosterio suprojektuotas, Londono dangoraižių siluete smailėjančia viršūne išsiskiriantis ir „Gherkin“ (agurku) pramintas statinys (30 St Mary Axe) – bene geriausiai žinomas tokios technologijos pavyzdys.

Tačiau tinklapio „Designbuild“ apžvalgininkas Rossas Daviesas praneša, kad, nors išmaniosios fasado technologijos atveria didžiulį potencialą, deja, jų įgyvendinimas stringa ir vis dar yra pradinėje stadijoje.

Saulės spinduliai praeina pro įprastą stiklą tiesiomis linijomis. Aerogeliu užpildyti stiklai padeda tolygiai išsklaidyti šviesą visoje patalpoje.

Architekto Normano Fosterio suprojektuotas dvigubų stiklo fasadų pastatas Londone – 30 St Mary Axe, geriau žinomas pavadinimu „Gherkin“.

Galimybių langai: savaime nusivalančio stiklo pranašumai

Sent Helenso mieste (Anglija) įsikūrusi stiklo gamykla „Pilkington“ prieš 16 metų pristatė rinkai pirmąjį savaime nusivalantį stiklą. Šio stiklo valymo procesas susideda iš dviejų etapų – pirmasis yra fotokatalitinis, kurio metu danga reaguoja su natūralia šviesa, kad suskaidytų ant lango susikaupusius nešvarumus. Tai savo ruožtu daro stiklo paviršių hidrofilinį, nes lietaus vanduo patenka į stiklą ir nuplauna organinius nešvarumus bei mineralines medžiagas.

Savaime nusivalančio stiklo pranašumai yra akivaizdūs. Dėl pastolių, kranų ir darbo jėgos poreikio daug sąnaudų reikalaujančios ir todėl brangios fasadų priežiūros kaštai gali būti sumažinti perpus.

Todėl, praėjusiais metais rašydamas bendrovės tinklalapyje, Philhas Brownas, „Pilkingtono“ rinkodaros vadovas, tvirtino, kad nuo 2002 m., kai jis pradėtas pardavinėti, jau realizuota daugiau nei dešimt milijonų kvadratinių metrų „Pilkington Active“ savaime nusivalančio stiklo – to pakaktų futbolo aikštei padengti 1380 kartų, tačiau vis tiek dar vyrauja nemažai prieštaringų nuomonių apie šį produktą.

Automatiškai tonuojamasis stiklas

Be savaime nusivalančių stiklų, padedančių sumažinti jų priežiūros kaštus, pastaruoju metu vystomos ir technologijos, leidžiančios sumažinti šilumos nuostolius. Šiuo metu tai ypač aktualu, siekiant aukštos energinės klasės sertifikato.

Suhelis Kachwala, kompanijos „FG Glass“ (Bostonas, JAV) vadovas, paties parengtame straipsnyje apie išmaniuosius stiklus pristato keletą jų. Viena perspektyviausių naujųjų technologijų išmaniojo stiklo srityje, S. Kachwalos teigimu, yra elektrochrominiai automatiškai valdomi – tonuojamieji stiklai. Kad būtų pakeistos šviesos ir šilumos perdavimo charakteristikos, tokiems stiklams naudojamas elektroninis valdymas rankiniu būdu arba per iš anksto užprogramuotą valdymo algoritmą. Tokie stiklai pasižymi daug didesniu šviesos ir šilumos perdavimo diapazonu. Tai reiškia, kad pastatai lanksčiai prisitaiko tiek prie ekonomiško energijos vartojimo, tiek prie mažų ŠVOK sąnaudų.

Anot S. Kachwalos, viena pažangiausių technologijų šioje srityje yra Nyderlandų bendrovės „Merck“ gaminamas automatiškai valdomas skystųjų kristalų (LCW – angl. liquid crystal window) langų stiklas „LicrivisionTM“. Skystaisiais kristalais užpildyti dvigubo stiklo blokai sukuria fasadą, kuris pagal poreikį gali būti tonuojamas. Šie stiklo blokai nekaupia kondensato, nerasoja, reikalauja mažai energijos keičiant būseną, t. y. tonavimo lygį. Skirtingai nei įprasti elektrochrominiai stiklai, skystųjų kristalų blokai persijungia į skirtingas tonavimo būsenas greičiau nei per sekundę. Tvarumo požiūriu šie stiklai yra idealūs, nes tai paros daliai, kai reikalinga apsisaugoti nuo kaitrių saulės spindulių, ar priešingai, žiemą įleisti kuo daugiau dienos šviesos ir kartu neprarasti šilumos, galima pasiruošti dar tamsiuoju paros metu, o ankstyvam rytui ar vėlyvam vakarui pasirinkti šviesiau tonuotas būsenas. Nors didelės gamybos sąnaudos šiuo metu riboja jų masinį naudojimą, lieka tik laiko klausimas, kada ši technologija taps plačiau prieinama.

Aerogeliu užpildyti stiklo blokai

Natūrali šviesa yra galingas architektūros elementas, ne tik pageidautinas, bet ir svarbus gamtos dovanotas įrankis, užtikrinantis aukštą darbo našumą ir psichologinį patalpų naudotojų komfortą. Tačiau ji atkeliauja su viena nepageidaujama ypatybe – akinimu. Jaučiamas ne tik diskomfortas, bet ir silpnėja regėjimo aštrumas, todėl apsisaugoti nuo akinimo dar iki šiol neretai naudojamos užuolaidos ar žaliuzės. Taip yra todėl, kad įprasti stiklo langai nesklaido šviesos ir saulės spinduliai praeina pro juos tiesiomis linijomis.

Įspūdinga naujovė, padedanti spręsti akinimo problemą, yra aerogeliu užpildyti stiklai. Kanados laboratorijose „Advanced Glazings“ sukurti „Solera® airgel“ stiklai yra plataus kampo šviesos difuzoriai, kurie padeda tolygiai išsklaidyti šviesą visoje vidaus erdvėje, palyginti su įprastu stiklu, kuris šviesą perduoda tiesiomis linijomis.

„Priešingai, aerogelio „Solera“ pripildyti stiklai išsklaido pro jį praeinančią šviesą tolygiai visoje patalpoje. Tai visiškai pašalina blizgančių paviršių šviesos atspindžius, sukuria maloniai apšviestus interjerus, taip pat turi labai mažą šilumos laidumą – U vertė yra tik 0,31 W/m2K. Stiklas „Solera“ yra permatomas ir gali būti išradingai naudojamas architektūrinėse erdvėse, kad sukurtų išmaniuosius fasadus“, – teigia S. Kachwala.

Skaitmeniniu būdu spausdintas stiklas

Dar viena populiarėjanti tendencija stiklinimo srityje yra skaitmeniniu būdu spausdintas stiklas. Įprastai išorės stiklai, siekiant apsaugoti patalpas nuo saulės spindulių, kai kuriose karšto klimato šalyse apdorojami šilkografijos būdu dengiamais keraminiais dažais, vadinamaisiais fritais, sukuriančiais ažūrinį piešinį. Kadangi ši speciali spauda dažus dengia šilkografijos principu – tam tikru ekranu, kiekvienam naujam estetiniam sprendimui reikia naujo ekrano. Tai riboja piešinio įvairovę ir funkcinį lankstumą, taip pat ir galimą spalvų skaičių. Priešingai, skaitmeniniu būdu atspausdinti stiklai gaminami spausdinimo mašinoje, kuri veikia panašiai kaip įprastas rašalinis spausdintuvas. Skaitmeniniu būdu atspausdinto stiklo pranašumai yra keli: neribotos dizaino galimybės, beveik begalinės spalvų reprodukcijos, nėra įrangos išlaidų.

Skaitmeniniu būdu atspausdintas stiklas taip pat gali būti naudojamas norint sukurti stulbinančius išmaniuosius fasadus. Dėl tokių variantų kaip kelių spalvų padengimas žiūrint iš išorės fasadai gali turėti unikalų piešinį ir spalvą, o iš vidaus jie galėtų būti dengiami neutraliai juoda ar pilka spalva. Dėl to interjere gaunami ypač neutraliai atrodantys fasadai, o sumaniai suprojektuotas (pavyzdžiui, sukurtas vaizdas su ypač mažo skersmens taškeliais) atspaudas tampa beveik nematomas! Skaitmeniniu būdu atspausdinti fasadų stiklai taip pat padeda sumažinti patalpų perkaitimą ir kai kuriais atvejais gali būti efektyviais šviesos sklaidytojais.

Be jau minėtų stiklo rūšių yra ir keletas kitų esamų ir tobulinamų technologijų stiklų, kuriuos galima naudoti kuriant tvarius fasadus. Kai kurie iš jų yra stiklai, užpildyti tinkleliu arba tam tikru audiniu ir vis didesnio efektyvumo padengimai, kaip „Suzlon“ kompanijos būstinės Indijoje.

Išmaniosios stiklo fasadų technologijos: daug galimybių, bet naudotis jomis neskubama

„Išmaniųjų fasadų potencialas yra didelis, atsižvelgiant į jų prisitaikymą prie aplinkos sąlygų, reaguojant į pokyčius tiek pastato išorėje, tiek viduje, – aiškina Barry Patrickas, konsultacinės stiklo inžinerijos bendrovės „Perega Clear Structures“ atstovas. – Bendros garso izoliacijos, savireguliuojančios šilumos, vėdinimo ir saulės apsaugos priemonių savybės paverčia stiklo plokštumas labai geidžiamu tvariu sprendimu. Atsižvelgiant į nepaprastą klimato situaciją, šios technologijos suteikia didelį potencialą prisidėti prie daug mažesnio pastato energijos eikvojimo. Tačiau dėl finansinių apribojimų jų pritaikymas vyksta lėtai, įtakos tam dar turi projekto struktūros mastas ir dydis.“

Airijoje įsikūrusios bendrovės „Carlen Glass“ generalinis direktorius Ianas McCormackas taip pat mano, kad išmanusis stiklas yra perspektyvi technologija. Jis mini skaidrius fotovoltinius saulės elementus, beveik nematomus ažūrinius piešinius ir savaime tonuojamus stiklus kaip technologijas, kurios gali atsirasti naujų pastatų statyboje. Tačiau, kaip ir B. Patrikas, jis turi abejonių, kad statybos pramonė yra tam pasiruošusi artimiausiu metu. „Tiesa ta, kad mes tik pradedame suvokti šios technologijos potencialą“, – sako I. McComarkas.

Ateities pažangos tikimybė: laukiama, kol kainos kris

Nepaisant to, ar Niujorko merui pavyks priimti jo inicijuojamą įstatymo projektą, kuris uždraustų šiame megapolyje statyti stiklinius dangoraižius, šiuolaikinės architektūros ir ekologiškumo santykis keičiasi. Klimato pokyčiai rodo, kad nauji pastatai kuo skubiau turi būti statomi laikantis Žaliojo susitarimo.

„Rinkos potencialas yra didžiulis, nes nemažą dalį lemia makroekonominės tendencijos, tokios kaip aplinkos tvarumas, kuris skatina šias technologijas dėl jų gebėjimo sumažinti oro kondicionavimo sąnaudas ir panaudoti saulės energiją, – įsitikinęs I. McCormackas. – Išmaniojo stiklo galimybės yra priemonių, kurios padidins jo paklausą ir sumažins kainą, pradžia. Pavyzdžių jau turime – fotovoltiniams saulės elementams tapus efektyvesniems ir pigesniems, jų naudojimas įgauna vis didesnę spartą, nes verslui apsimoka, tad jis sieks išnaudoti ir išmaniųjų stiklo fasadų galimybes.“

B. Patrikas sutinka: kai daugiau technologijų patentuojama, plėtojama ir tiekiama į apyvartą, kainos ilgainiui turėtų kristi. Galbūt netrukus pamatysime, kaip išmaniosios stiklo fasadų technologijos taps laukiama, šiuolaikiška miesto dangoraižio ypatybe. „Tobulėjant technologijoms, energijos optimizavimas yra vis labiau pasiekiamas ir efektyvesnis, – tvirtina jis. – Šiuo metu tai vis dar brangu, bet, tikimės, kainos sumažės, kai šios technologijos bus plačiau ištobulintos ir masiškai naudojamos. Tačiau jas būtina pradėti rimtai vertinti, atsižvelgiant į tai, kokie pražūtingi gali būti nuostoliai, jei situacija nesikeis, jei tvarių ir efektyviai energiją vartojančių sprendimų nebus siekiama nuoširdžiai.“

„Minėtoms architektūros koncepcijoms labai pritariu, – sako prof. Gintaras Čaikauskas, studijos „Architektūros linija“ vadovas. – Mes irgi daug naudojame stiklo sistemų savo projektuose, todėl energinio naudingumo skaičiavimas sudaro didelę projekto sprendimų dalį. Rengiama net atskira energinio naudingumo dalis, kurią suformuoja atskiri specialistai ir mums pateikia kaip projektavimo užduotį. Užsakovai labai kruopščiai to laikosi.“

Apibendrinant

Svarbu pažymėti, kad ne visi išmanieji stiklai gali sukurti tikrai tvarius fasadus. Stiklas, kaip ir kiti pastato elementai, yra projektuotojų rankose esančios priemonės, padedančios jiems sukurti fasadus, kurie ne tik atitiktų autorių estetinį sumanymą, bet ir būtų funkciškai veiksmingi. Daugeliu atvejų stiklas turi būti derinamas su kitomis fasado dalimis, tokiomis kaip išoriniai šešėlį suteikiantys elementai, kad galėtų vasarą apsaugoti nuo kaitrių saulės spindulių, o žiemą įleisti jų kuo daugiau.

Pažangūs fasadai taip pat apibrėžia ir kitas, ne mažiau svarbias savybes, tokias kaip sauga, dūžio charakteristikos ir akustinis komfortas, o visų šių savybių derinys padeda siekti tinkamiausio holistinio sprendimo. Atsižvelgiant į tai, kokie reikšmingi yra pastatai, mažinant anglies dioksido emisiją pasauliniu lygmeniu, visos suinteresuotosios šalys turėtų atsakingai prisidėti prie tvarumo tiek siekiant sumažinti jų poveikį globaliniam atšilimui, tiek padidinant naudotojų komfortą eksploatacijos metu. Kad suprastume ypatingą kiekvieno egzistuojančio elemento tvarumą, turime stebėti aplinką. „Tie, kurie savo darbams pasitelkia gamtos dėsnius, bendradarbiauja su Kūrėju“, – yra sakęs garsus ispanų architektas Antonijus Gaudis.