Početkom 2010. godine, odeljak Američkog instituta arhitekata (AIA - American Institute of Architects) u Njujorku pozvao je sve relavantne činioce da učestvuju u predstojećoj izložbi koja prikazuje inovativne dizajne fasadnih sistema tzv. "zid-zavesa". Kada je arhitekta Piter Arbor (Peter Arbour) čuo za ovaj poziv, započeo je da razmišlja o novom tipu omotača zgrade koji bi kombinovao dugotrajnost sa fleksibilnošću.
Arbor je sastavio grupu arhitekata, inženjera i stučnjaka koji razvijaju fasadne sisteme u pariskoj firmi RFR Consulting Engineers, gde je tada radio kao projekt menadžer. Oni su započeli svoj rad na utvrđivanju idealnog materijala za takvu aplikaciju. Rešenje za koje su se odlučili je bio beton sa visokim nivoom učinka.
Tim je verovao da taj materijal ima nekoliko poželjnih osobina, objašnjava Arbor. On je fluidan i lagan, i može biti korišćen u pravljenju fasade visokog učinka koji integriše više konstruktivnih sistema a ujedno eliminišući potrebu za presovanim aluminijumom i smanjujući potrebu za presovanim metalom.
Dugovečnost materijala prenosi se preko ekstremno niskih troškova životnog ciklusa i pruža ekološke pogodnosti zahvaljujući retkom menjanju ili popravci fasade (što se često dešava kod tipičnih zid-zavesa sistema). Ispitivanje je pokazalo da beton sa visokim nivoom učinka ima kapacitet da traje do 1.000 godina - što je eksponencijalno duže od tipičnih 50 do 80 godina životnog ciklusa koje ima normalni beton.
Oglas
Ductal, vrsta betona sa dobrim performansama, koji proizvodi Lafarge North America, ima gušću i manje poroznu matricu od konvencijalnog betona i testiran je na 30.000 psi (psi - pound per square inch - funta po kvadratnom inču; 1psi ima oko 6.894,757 paskala) u kompresionoj snazi. Poređenja radi, jačina betona koju se koristi za trotoare je tipično oko 5.000 psi. Ductal-ova "kompresivna snaga i otpornost na savijanje dozvoljavaju nam da stvorimo duže raspone, tanje profile i zakrivljenja", kaže Keli Henri (Kelly Henry), arhitektonski projekt menadžer u Lafaržu. "Ne morate da koristite, ako i uopšte, mnogo armature ili pasivnih ojačanja." Sa Ductal-om, arhitekte i projektanti su u mogućnosti da naprave veoma tanak i lagan fasadni sistem tipa zid-zavesa.
Sa dizajnerske perspektive, za razliku od krutih linija koje su karakteristične za metalne i staklene sisteme fasada, fluidnost betona omogućava zakrivljenost i talasast oblik i obimno detaljisanje. "Ovaj sistem predstavlja tehnologiju vođenu dizajnom", kaže Arbor, koji sada radi u Njujorku za kompaniju Seele (Nemačka kompanija koja se bavi izradom kompleksnih geometrijskih fasada i staklenih struktura). "Ovo je trodimenzionalna vizuelna šansa. Sa razvojom kompjuterske tehnologije, to je nešto što arhitekte žele... Korišćenjem dostupne tehnologije, veliki je napor razumeti kako dostići ono što arhitekte žele da urade (korišćenjem tipičnih fasadnih materijala)."
Arbor i njegov tim su nazvali svoj koncept "Liquid Wall" (Tečni zid). Da bi napravili prototip za AIA izložbu u Njujorku, tim je zatražio pomoć od kompanije Lafarž, koja je dostavila Ductal beton potreban za projekat; zatim firmu Coreslab Structures iz Kanade, koji su proizvođači prefabrikovanog betona i oni su izgradili module za sistem i odradili izlivanja; i laboratorije Digital Fabrication Džordžijskog Instituta tehnologije, koja je razvila kalupe za sistem.
"Šansa da sarađujemo sa Arborom je bila velika prilika za nas da steknemo uvid u arhitektonsko tržište i pokažemo Ductal beton u najboljem svetlu", kaže Henrijeva. Uprkos povoljnostima ovakve vrste betona, postojale su manje prepreke u razvijanju prototipa Tečnog zida. Sa obzirom da ne postoje građevinski propisi za materijal, kao što postoje za tipične fasadne sisteme tipa aluminijuma i čelika, razvijanje strukturalnih modela je bio pravi izazov. "Zahtevalo je primarna istraživanja i analize na načine koji ranije nisu rađeni", kaže Arbor.
Tim je koristio 3D digitalne modele da napravi u potpune, pozitivne, polistirenske oblike, koji su zatim korišćeni ta izlivanje fleksibilnih gumenih kalupa. Od njih je tim napravio betonske komponente Tečnog zida tako što su prvo izlili prednju polovinu onoga što je postalo ram zida. Ova komopnenta je probušena sa vijcima od staklenih vlakana promera od 5mm, dužine 8cm, koja je ubačena u beton, dok je zadnja polovina izlivena u drugom kalupu i potom postavljena na vijke prve polovine. Postavljeni zajedno, sa termičkim prekidom između, delovi se odupiru otporu trenja. "Kada vetar udari panel kao vertikalna sila, prednji i zadnji deo žele da se miču dole i gore, tako da vijci drže ova dva elementa zajedno i sprečavaju njihovo kretanje", objažnjava Arbor.
Ankeri od nerđajućeg čelika, ispunjeni paneli, i trostruko glazirani prozirni paneli - koji pružaju visoki termalni učinak i dozvoljavaju prodor prirodne svetlosti u objekat - su zatim direktno postavljeni na ram.
Ključni aspekt Tečnog zida jesu pasivni solarni paneli, metalna kaseta između lučnih krakova koji sadrže tečnost - nezamrzavajuću kombinaciju glikola i vode. Kako tečnost apsorbuje solarnu energiju, putuje nazad u zgradu i koristi se za sve od grejanja na toplu vodu do podnog grejanja. "U prototipu smo dizajnirali radijator unutar fasade na unutrašnjoj strani koji koristi solarnu zagrejanu vodu", kaže Arbor. Korišćenje solarne energije unutar fasadnog sistema pomaže u efikasnijem korišćenju mašinskih sistema objekta i uveliko smanjuje sveukupnu energiju koja se potroši u objektu.
Dodatno, elementi unutar betonskog rama mogu biti zamenjeni tokom vremena kako se tehnologija razvija i napreduje, bez potrebe da se on (sistem) rastavi ili da se sruši zgrada. U celini je sistem zamišljen kao 100% pogodan za reciklažu.
Sistem Liquid Wall pobedio je na AIA takmičenju u Njujorku i bio je na izložbi u Centru za arhitekturu u Njujorku od oktobra 2010. do januara 2011. godine. Takođe je prikazan na godišnjoj AIA nacionalnoj konvenciji u Nju Orleansu. Iako je prototip razmontiran nakon izložbe, Arbor je zadržao patent na ceo sistem i željno očekuje da fizička ispitivanja i digitalno modelovanje počnu u sledećih par meseci. On se nada da će sistem biti dostupan na tržištu i arhitektama za oko godinu dana.
Linkovi:
- Fasade - tipovi fasada i osnovne karakteristike materijala - link
- Duple fasade - moguće rešenje za energetsku efikasnost objekata - link
- ETFE - istraživanja Fraunhofer instituta za širu primenu plastičnih membrana na fasadama - link
- Nova generacija transparentih fasada sa PCM jezgrom za regulaciju temperature - link
- Sensitive Apertures keramička fasada za igru svetla i senki - link
- Fasada kao sunčev muzički instrument - Sunlight Symphony - link
- Flare - dinamička pneumatska fasada od metalnih pločica - link
- Segmentno zakrivljena fasada - link
- Drape Wall i Cloack Wall - sistemi modularnih elemenata EE fasada - link
- SITumbra fasadni sistem - link
