foto: Kunfy Nomyek, Shutterstock
Přidat na Seznam.cz Přidat na Google News

Zasklení ovládané elektrickým proudem. Regulace procházejících paprsků přináší komfort i úsporu

Představte si, že vaše okno automaticky reaguje na aktuální počasí. Že samo od sebe zabrání průniku silných letních slunečních paprsků do interiéru. Že ztmavne či plně zprůhlední dle pokynů nezávislé řídicí jednotky či na váš pokyn zadaný třeba prostřednictvím mobilního telefonu. Připadá vám tato představa spíše jako úryvek z románu science fiction? Není tomu tak. Jde o skutečnost, která je považována za slibnou budoucnost stavebnictví.

Fasáda je vizuálně nejnápadnější částí budovy. Je také jedním z hlavních činitelů, jež chrání konstrukci budovy před vnějšími vlivy a který nastavuje kvalitu vnitřního prostoru. Leč nutno dodat, že fasáda může svou roli plnit efektivně jen za konkrétních podmínek. Počasí se však v mírném klimatickém pásmu, kam spadá i Česká republika, v průběhu roku proměňuje. Ideální stav by tedy nastal, kdyby fasáda měnila svou podobu v návaznosti na aktuální povětrnostní podmínky i potřeby uživatele. Tak by bylo skutečně dosaženo zdravého vnitřního prostředí po celý rok.

Tuto možnost poskytují takzvané inteligentní fasády, jinak známé jako dynamické. Architekt při jejich navrhování klade důraz na dostatek přirozeného světla a čerstvého vzduchu v interiéru za současné eliminace jeho přehřívání. Fasádu vyprojektuje tak, aby měnila svůj vzhled buď automaticky v reakci na stav počasí a intenzitu slunečního záření, či na základě manuálního pokynu uživatele. Jde o trend, který silně ovlivňuje současné stavebnictví, a je zřejmé, že jeho obliba bude z pochopitelných důvodů nadále stoupat.

Proměnlivou fasádu lze vytvořit z mnoha materiálů, jejichž komponenty mohou sestávat z pasivních i aktivních dílů. Časté jsou kovy jako měď či hliník, jejichž možné využití demonstruje kupříkladu budova Hydropolis ve Vratislavi, aplikovat lze také různé dynamické stínicí prvky ze dřeva. Velmi častá je v poslední době rovněž vertikální výsadba rostlinstva, které tím, že mění svou „tvář“ dle ročního období, napomáhá v létě stínit a v zimě propouštět teplo do interiéru. Světově proslulým autorem takových zelených architektonických děl je botanik Patrick Blanc. V neposlední řadě je potřeba zmínit i solární technologie, jejichž integrované typy jsou dnes nezřídka součástí malých i velkých staveb, jako je třeba budova městského úřadu v německém Freiburgu. A vzestupné tendence jsou v oblasti dynamických fasád patrné i u skla, které hraje významnou roli zejména v architektuře kancelářských budov.

Světlo jako konstrukční prvek

Pokud se v návrhu stavby objeví prosklená fasáda, znamená to, že je zapotřebí uvažovat světlo jako neoddělitelný prvek stavby. Pokud jej uchopíme správně, jsme schopni vytvořit energeticky optimalizovanou konstrukci, která napomůže vzniknout příjemnému vnitřnímu prostředí bez oslňování uživatelů sluncem, přehřívání interiéru, a to vše při dostatku denního světla. Umožňuje to vhodně upravené zasklení.

Chromogenní zasklení umožňuje tónování skla do různých barev. foto: Vadim Zosimov, Shutterstock

Sklo se selektivní vrstvou

Pro úplné pochopení významu inteligentních skleněných fasád se však nejdříve vraťme asi o dvě desetiletí nazpět. Tehdy byl totiž představen jejich předchůdce v podobě skla se selektivní vrstvou, jež je tvořena vesměs transparentními povlaky z kovů, jako jsou zlato, stříbro či hliník, nebo jejich slitin, případně z jiných anorganických látek. Tyto povlaky ovlivňují schopnost skla odrážet, pohlcovat či propouštět sluneční záření v požadovaných vlnových délkách. Ve stavebnictví jde o to, regulovat převážně infračervené záření (vlnová délka od 780 nm výše) a právě jeho převážnou část sklo se selektivním povlakem odráží, čímž zamezuje přehřívání interiéru. Během svého vývoje prošla technologie selektivního zasklení již mnoha vylepšeními a výsledkem je dnešní zcela běžné využití funkčních povlaků ve skleněných konstrukcích staveb, ať už jsou umístěny v jakýchkoli klimatických podmínkách. Příkladovým produktem tohoto typu je třeba zasklení Stropray výrobce AGC, které je opatřeno dvojitým stříbrným povlakem a zajišťuje vysokou ochranu před teplem.

V návaznosti na technologii selektivního zasklení pak byla vyvinuta skla, jež například za přispění solárních technologií vyrábějí elektřinu, skla s řízenou propustností slunečního záření, samočisticí skla, antibakteriální zasklení, antireflexní skla či zasklení s možností regulace barvy neboli chromogenní skla. A právě poslední jmenovaná technologie je hlavním předmětem tohoto textu. Jde totiž o vynikající způsob, jak maximalizovat prostup viditelných složek záření při současném odrazu tepelných složek. Laicky řečeno, jak mít v místnosti dostatek světla, ale co nejméně tepla.

Chromogenní technologie

Na rozdíl od známějších reflexních produktů reaguje chromogenní zasklení na aktuální světelné i tepelné podmínky tak, že podle potřeby změní svůj odstín a tím intenzitu, respektive vydatnost a vlnovou délku pronikajícího světla. Na trhu je jich několik druhů. Termochromní skla využívají tepelně aktivního gelu, který mění své optické vlastnosti automaticky v závislosti na teplotních změnách. Gasochromní skla zase „pracují“ na principu chemické reakce vodíku (je přítomný v dutině mezi tabulemi izolačního dvojskla) a oxidu wolframu. Důsledkem je modré zabarvení skla, potažmo pohlcení a difuze dopadajícího slunečního záření. Opačného efektu se pak dociluje zředěným kyslíkem. Po druhé světové válce byla vyvinuta fotochromní skla, která se zabarvují v případě, že jsou vystavena vlivu ultrafialového a krátkovlnného viditelného záření – to díky speciálním přísadám koncentrovaným ve skle při jeho výrobě. Dalším druhem je elektrochromní sklo, jež využívá změn optických vlastností skla pod elektrickým napětím. Pokud prochází materiálem (sklem) elektrický proud, dochází ke změně jeho spektrálních charakteristik. Vlivem toho dojde ke ztmavnutí tabulí. Mezi nejznámější elektrochromní materiály patří oxidy wolframu, vanadu a titanu či molybdenu. Intenzita zabarvení zasklení se odvíjí od tloušťky filmu aktivního materiálu. Změna barvy je vratná a dochází k ní po přiložení napětí s opačnou polaritou. Zvýšení napětí tedy způsobuje vyšší propustnost záření sklem, záporné naopak propustnost snižuje. Posledním typem je sklo s vrstvou tekutých krystalů, jež se vyznačuje dynamickým rozptylem (jev, ke kterému dochází, připojí-li se stejnosměrné elektrické pole na krystal – následně je z původně průzračné kapaliny vyzářeno silně rozptýlené světlo). Výsledkem je účinná regulace poměru mezi propouštěným energetickým tokem a světlem. Poslední dvě jmenované technologie disponují nejvyšším architektonickým potenciálem.

Zasklení Licrivision je zatmavováno pomocí směsi tekutých krystalů a změna je prakticky okamžitá. foto: archiv firmy Merck

Tekuté krystaly

Na světových trzích je několik společností, které se zabývají výrobou chromogenního zasklení. Jednou z nejslibnějších technologií v této oblasti je Licrivision od společnosti Merck. Jejich sklo lze díky transparentní směsi tekutých krystalů vložené mezi dvě tabule ztmavit či naopak zprůhlednit, jak je libo. Změna je přitom prakticky okamžitá (výrobce deklaruje změnu za jednu sekundu). Kapalné krystaly jsou doplněny o specifické barevné molekuly, ušité na míru zákazníkovi a zahrnující celé barevné spektrum viditelné lidským okem. Jejich směs s barevnými pigmenty (molekuly ve tvaru destiček) je umístěna mezi dvě skleněné tabule potažené průhledným, elektricky vodivým filmem; při působení malého elektrického napětí změní destičky svou orientaci a s nimi i molekuly pigmentů. Tím je regulována průhlednost, potažmo množství procházejícího světla a tepla.

Vizualizace fungování technologie tekutých krystalů

Elektrochromita

Dynamické okenní tabule nabízí také firma Kinestral Technologies, jejímž produktem je Halio Glass využívající elektrochromity. Okno se skládá z nízkoemisivní vnější tabule a elektrochromního skla, mezi nimiž se nachází izolační plyn. Jde tedy vždy minimálně o dvojsklo, častěji o trojsklo. To dovede reagovat na tepelné a světelné venkovní podmínky v reálném čase. Nejtemnějšího stavu lze dosáhnout za necelé tři minuty, v čirém stavu je sklo nerozeznatelné od klasického zasklení. Disponuje přitom neomezeným množstvím možných tónů, do nichž ho lze ztmavit – ten nejtmavší připomíná barvu večerní oblohy. Pokud tedy uživatel interiéru vyžaduje soukromí, tmu či jen potřebuje jemně snížit intenzitu průniku slunečního záření, vše je možné.

Také společnost Saint-Gobain produkuje elektrochromní sklo. Výrobek pod názvem SageGlass byl upotřeben na mnoha budovách po celém světě a dosavadní odezva jak architektů, tak investorů a uživatelů je vynikající. Sklo představuje možné řešení problému s nadměrnou energetickou zátěží, kterou budovám přinášejí velké transparentní plochy. Vše je přitom řízeno inteligentním systémem, jenž pomocí senzorů reaguje na aktuální venkovní i vnitřní podmínky a automaticky reguluje tónování skla. Ovládat jej může však i uživatel prostřednictvím ovladače či aplikace v mobilním telefonu.

Zatmavovací sklo Sage Glass bylo použito například na administrativní budově zvané Tombola nacházející se v britském městě Sunderland. foto: archiv firmy Saint Gobain

Aerogel

Společnost Advanced Glazing zase nabízí výrobek Solera. Technologie Lumira, kterou využívá, sestává z aerogelu, jenž disponuje vysokou porozitou a jehož více než 90 % objemu tvoří vzduch. Je světlopropustný a má výborné termoizolační vlastnosti. Díky tomu napomáhá v rámci konstrukce okna rozptýlit přímé sluneční záření, a zabránit tak případnému oslnění uživatele. Zároveň je tak vytvořeno konzistentní osvětlení po celé ploše místnosti a je významně snížen průtok tepelné složky záření. Přesto je okno průsvitné, tudíž nebrání ve výhledu ven ani průniku dostatku přirozeného světla dovnitř. Vedle toho slouží aerogel jako účinný tepelný a akustický izolant. Dochází tak k úspoře energií na vytápění, chlazení, osvětlení a ventilaci budovy.

Také oční klinika Bellavista ve Švýcarsku byla vybavena zatmavovacími skly opatřenými technologií Sage Glass. Snížit množství světla v interiéru lze jediným stisknutím tlačítka. foto: archiv firmy Saint Gobain, autor: Adrien Barakat

Závěrem

Většina zmíněných technologií zasklení disponuje podobnými funkcemi, z nichž ta hlavní spočívá v maximalizaci tepelného komfortu a vizuálního pohodlí uživatelů. Využití chromogenního zasklení zvyšuje hodnotu nemovitosti a úsporu energií. Jeho nevýhodou je však doposud vysoká cena související s probíhajícím technologickým vývojem v tomto odvětví ve spojení s nižší poptávkou.

Související články

Autor: Bc. Helena Široká
Foto: archiv firem, Shutterstock