Miloš Florián | Inteligentní skleněné fasády

Čtvrtek, 6. Říjen 2005 - 11:33
| Napsal:
Technické plánování staveb je určováno přírodními skutečnostmi, jako je síla zemské tíže, síla větru, teplota a vlhkost, světlo a hluk, kvalita a pohyb vzduchu, kmitání a zpětný náraz. Budova má ve svém výsledku vytvořit takové vnitřní prostředí, které splní požadované funkce, jako je osvětlení, topení, chlazení, tlumení hluku, dodávání čerstvého vzduchu.
Nebylo tomu tak vždy, protože v uplynulém století jsme se naučili spoléhat pouze na špičkovou technologii a tento přístup se stal po celou dobu příčinou nejednoho problému, neboť důsledkem bylo především oddělování člověka od přirozeného životního prostředí.

I když se transparentně a filigránsky působící skleněné budovy staly charakteristickým rysem moderního stavitelství od 20. let 20. století, architektura mezinárodního modernistického stylu odráží selhání v technologické oblasti tím, že v podstatě nikdy nereagovala na místní klimatické podmínky a například fasády navrhovala pouze podle uměleckých a formálních hledisek. V dostatečné míře se při navrhování staveb nevyužívalo proudění vzduchu, směrování denního světla a možnosti akumulace tepla v konstrukci budov.

Novou roli sehrály průmyslové postupy výroby taženého tabulového skla, založené na objevech Emila Fourcaulta v roce 1904 a Irwina W. Colburna v roce 1905 nahradily konvenční a složitou výrobu skla litím a velmi tak zjednodušily výrobu plochého skla.

Při častém používání skla na fasádách budov převažovaly nevýhody v podobě nadměrného tepla a tepelných ztrát, a proto již v roce 1930 navrhl architekt Le Corbusier opatření na odstranění těchto nedostatků pomocí „la respiration exacte” a „le mur neutralisant”. Položil tak základ mechanickým klimatizačním systémům.

V 50. letech 20. století bylo zásluhou Alastaira Pilkingtona vyvinuto sklo float, což v důsledku znamenalo zvýšení výroby skleněných výrobků při současném poklesu cen. Ve stejné době však opět sílily hlasy, které kritizovaly zcela zasklené budovy charakteristické nejen velkými tepelnými ztrátami, ale také velkou spotřebou energie na větrací systémy, chlazení a osvětlení. Tyto názory byly shrnuty v článku „The Architecture of the Well-Tempered Environment” od Reynera Banhama z roku 1969, který kritizoval i nerespektování místních klimatických podmínek při plánování staveb.

Po zhoršení situace, která vyvrcholila ropnou krizí v letech 1973–74, nastal obrat ve vývoji architektury využívající konstrukčních a optických vlastností skla až v 80. letech 20. století, v době, kdy se začal zvyšovat tlak na vývoj stavebních technologií, které nepoškozují životní prostředí. Rozhodující obrat nastal, když si člověk uvědomil, jak využít obrovský energetický potenciál skrytý ve slunečním záření dopadajícím na obal budovy. Sluneční energie se stala synonymem ideální formy energie, protože nenarušuje životní prostředí a v jakémkoli množství se vyskytuje všude v každé denní či roční době.

Osmdesátá léta byla dobou, kdy okno začalo být chápáno jako systém, který má plnit více funkcí částečně si i odporujících, a proto vznikla představa aktivního okna. Mozek (čipy), cit (senzory), svaly (pohony) a oděv (vrstvy) by měly dát banálnímu předmětu, jakým je okno, skutečnou samostatnost. Vzhledem k tomu, že je člověk přetížen stálým obsluhováním, měly by být všechny řídící, regulační a kontrolní funkce převedeny na okno.

Aktivní okno větrá podle vlhkosti vzduchu v prostoru místnosti, podle koncentrace oxidu uhličitého anebo se podle potřeby mění z lapače slunce v protisluneční brýle. Tato koncepce byla do značné míry inspirována úspěšností přírodních systémů schopných reagovat na změny okolí a přiměřeně se adaptovat.

V tomto období se začal formovat nový inženýrský obor v oblasti umělé inteligence, který se plně rozvinul v 90. letech 20. století a je znám pod názvem inteligentní systémy.

Inteligentní systémy jsou umělé systémy schopné provádět vysoce komplexní úkoly tak, že jejich vzorem jsou způsoby, jakými k těmto úkolům přistupují lidé na základě své inteligence. V nejobecnější podobě mohou inteligentní systémy kombinovat jak znalostní, tak i modelový přístup k dosažení různých typicky lidských vlastností, které se ukazují jako nezbytné k provádění mnohých složitých úkolů.

Je nezbytné, aby inteligentní systémy byly schopny provádět následující úkony:

  • Vnímat dané okolí a rozpoznat to, co je v něm relevantní a důležité pro provedení daného úkolu.

  • Předvídat změny v daném okolí na základě jeho modelu a jiných znalostí, formulovaných
    často v přirozeném jazyce.

  • Používat získané informace o daném okolí a dané znalosti k logickému uvažování o prováděném úkolu, a k rozhodování s tím spojenému.

  • Plánovat způsob provedení vyžadovaného úkolu na základě rozpoznané situace a předvídaných situací, a to s plným využitím daných znalostí.

  • Komunikovat a spolupracovat na provedení daného úkolu s jinými inteligentními systémy – umělýmiči přirozenými.

  • Učit se na základě předchozích zkušeností a zobecňovat v případech, kde je to žádoucí.

  • Adaptovat chování podle potřeby k tomu, aby byl úspěšně dokončen vyžadovaný úkol.

    Inteligentní systémy začaly být realizovány nejen díky dostatečně pokročilé počítačové a prováděcí technologii a novým směrům v matematice, ale také díky tomu, že se v poslední době hodně pokročilo v oblasti kognitivních a biologických věd. Inteligentní systémy pokrývají široké spektrum inteligence.

    Obor inteligentních systémů je bezesporu multidisciplinárním oborem. Jak základní výzkum v této oblasti, tak i práce na návrhu a realizaci konkrétních inteligentních systémů, vyžaduje spolupráci specialistů z různých disciplín jak inženýrských, tak zejména z informatiky, umělé inteligence, biologie, genetiky a nanověd. Oblast inteligentních systémů využívá a dále rozvíjí řadu teoretických a metodologických nástrojů inspirovaných rozličnými vlastnostmi živých organismů, zejména člověka. Vzájemné propojení těchto nástrojů se označuje výstižným termínem soft computing. Soft computing vychází z předpokladu, že přesnost a jistota jsou nákladné, a proto by inteligentní systémy měly využívat – kdykoliv je to možné – tolerance pro nepřesnost a neurčitost. Tento princip vyjadřuje to, co používáme v naší každodenní činnosti, aniž bychom si toho byli vědomi. V plánování naší činnosti sami zavádíme dostatečné tolerance pro všechny rozpoznané neurčitosti vztažené k určitému cíli. Zavádíme je proto, abychom snížili odhadované riziko, že nedosáhneme daného cíle, na přijatelnou úroveň. Zamyslíme-li se nad naší běžnou každodenní činností, zjistíme, že se sestává výlučně z dílčích úkolů, které mají danou nebo účelově zavedenou toleranci pro nepřesnost a neurčitost. Je známo, že právě tato tolerance pro nepřesnost a neurčitost, která charakterizuje veškerou lidskou činnost, inspirovala ideu soft computingu. Základním účelem soft computingu je využívat toleranci pro nepřesnost a neurčitost pro dosažení přijatelné výpočtové složitosti, robustnosti a nízké ceny výsledného produktu.

    Soft computing obsahuje řadu propojených elementů, mezi které například vedle teorie fuzzy množin, fuzzy logiky a fuzzy systémů náleží různé typy neuronových sítí a varianty evolučních algoritmů. Neuronové sítě mají přirozenou schopnost se učit na základě zkušeností a jsou snadno schopné přizpůsobit své chování změnám v okolí. Evoluční algoritmy jsou inspirovány procesy biologické evoluce a jsou velice efektivní pro nalézání přesného řešení u velice složitých případů. Soft computing v podobě neuronových sítí a evolučních algoritmů hraje v rámci umělé inteligence velice důležitou roli při navrhování forem staveb včetně ovládání jejich řídících systémů.

    Současně se objevilo slovo „inteligentní” ve spojení s materiály a vedly se diskuse, zda inteligentní materiály reálně mohou existovat či již existují, anebo jsou pouze v našich představách odvozených z bionických oblastí. Velká pozornost se koncentruje do oborů jako je mechatronika a spintronika. Ukazuje se, že nehledě na jistý stupeň odvození zde existuje jádro nové a významné technologie skryté pod názvy inteligentní systémy a inteligentní materiály.

    Inteligentní materiály jsou stále závislé na kontinuálním vývoji a jejich potenciál je z dlouhodobého hlediska enormní ve srovnání s poměrně jednoduššími inteligentními systémy. Při kategorizaci inteligentních materiálů můžeme použít princip inteligenčního kvocientu IQ. IQ v tomto pojetí určuje, do jaké míry je materiál sám aktivní v reakci na podněty a do jaké míry k této činnosti potřebuje řízení počítačem. Lze identifikovat tři typy systémů: hybridní systémy, systémy s nízkým IQ, systémy s vysokým IQ.

    Hybridní systémy obsahují oddělené prvky, spojené spíše na makro-úrovni než integrované na mikro-úrovni, vykonávající izolované oddělené funkce ve struktuře či součásti. Tyto systémy mají celkově nízkou úroveň IQ a využívají řady materiálových vlastností, jako jsou mechanické, tepelné, elektrické, optické, magnetické a další. Můžeme identifikovat tři úrovně složitosti těchto systémů:

  • Jednoduché, pasivní reagování, jako je měření teploty či deformace.

  • Pasivní reagování s odezvou, kdy reakce a vnitřní odezva je uskutečňována zpětnovazebním spojením výstupu se vstupem. Příkladem jsou některé aplikace slitin s tvarovou pamětí, piezoelektrické a magnetostrikční ovladače, tekuté krystaly a podobně. Podle poradců v oboru materiálů u společnosti Ove Arup and Partners v Londýně jsou k dispozici legované výrobky s tvarovou pamětí, které mají pozoruhodný potenciál jako inteligentní materiál. Tyto legované produkty převážně na základě titanu a niklu nebo zinku a aluminia mění svůj tvar podle změn složení struktury. Podle toho, jak se okolní teplota zvyšuje nebo snižuje, vracejí se opět do svého původního tvaru, když teplota okolního prostředí znovu dosáhne své původní hodnoty. Těchto vlastností je možno velmi účinně využít k ovládání situace prostředí. Jestliže je například v místnosti příliš teplo, mohou otevřít okna a opět je zavřít, když se ochladí.

  • Aktivní reagování, kdy reakce a ovládací činnosti jsou spojeny se zpracováním informace a určitou úrovní rozhodování. Takový je například systém kontrolující vibrace, do něhož jsou včleněny prvky obsahující piezomateriály.

    Systémy s nízkým IQ jsou multifunkcionální a mají vyšší úroveň integrace ve srovnání s hybridními systémy. Úroveň IQ může být nízká až střední, v závislosti na úrovni dosažené integrace a multifunkcionalitě.

    Příklady stále se vyvíjejících materiálů:

  • Konstrukční materiál, jenž sám kontroluje stav poškození svých složek. Jde o kompozit vyztužený uhlíkovými vlákny, kdy vlákna nemají jen zpevňující funkci, ale současně slouží pro měření úrovně deformací či poškození tím, že se zjišťují změny elektrického odporu a vodivosti vláken.

  • Piezoelektrická keramika a některé polymery, jež v sobě kombinují funkce reakce, ovládání
    a konstrukčního prvku.

  • Deformací indukované změny v barevnosti povrchu, to znamená funkce reakce – změna vlastnosti povrchu.

    Systémy s vysokým IQ jsou – i přes dosažené úspěchy – hlavně předmětem výzkumu. Mnoho funkcí inteligentních systémů s vysokým IQ zastávají takové inteligentní materiály, které obsahují všechny nezbytné funkční složky na atomové – molekulární úrovni. Vývoj těchto materiálů umožňuje realizaci takových inteligentních systémů, jež mají schopnost aktivně potlačovat možnost porušení, samy se mohou regenerovat, a dokonce se mohou samy vytvářet. Můžeme pozorovat pokroky v oblasti technologie výroby nanokompozitů, v molekulární elektronice, mikrooptice, chemii a fyzice polymerů.

    V této souvislosti také slovo „mutant” vyvolává představu slova „inteligentní”, jelikož tento výraz znamená schopnost dočasně se přeměnit na téměř cokoliv a přitom stále zůstat věrný sám sobě. Schopnost mutovat je vlastní například keramice, polymerům a sklu, abych jmenoval alespoň tři z mnoha materiálů, které jsou užívány v současnosti. Materiály už nemají ten vzhled, který pro ně byl charakteristický v minulosti. Specialisté je obdařili schopností proměny a umožnili jim znovu se narodit jako mutanti jejich staršího já. Vědci objevili, jak lze přeorganizovat molekuly látek do materiálů, které nejenže vypadají jinak než jejich předchůdci v minulosti, ale mají také výrazně nový charakter a chování. Pevné kovy se nahrazují keramikou a plech uhlíkovými vlákny, zatímco dřevo může být stejně měkké jako čalounění. Nové technologie se používají k výrobě na objednávku, jakož i k rozšíření a úpravám fyzikálních vlastností existujících materiálů či k objevům materiálů nových. Materiály jsou přetvářenyz pouhých pasivních asistentů do role aktivních interpretů cílů inženýrů a designérů.

    Poznatky z oboru inteligentních systémů a materiálů se staly součástí intelektuálních diskusí na téma plánování dynamické architektury a v posledních dvou dekádách 20. století byly zakomponovány přímo do projektů inteligentních staveb.

    V České republice se intenzivně věnuji od 90. let 20. století studiu problematiky klima-aktivních inteligentních systémů, materiálů a staveb prostřednictvím publikování teoretických textů a navrhování projektů (viz 8. kapitola Nové tendence: Návrhy budov ovlivněné toky energií a dat).

    Podle mého názoru se pojem dynamická architektura nejlépe vyjádří přiblížením kritérií, která jsem vyhodnotil na základě vlastní zkušenosti.

    V architektuře je možno rozeznat dva způsoby prostorového navrhování:

  • Za prvé se jedná o řešení konstruktivní neboli statická, kde prostřednictvím masivních konstrukcí dochází k pasivní neutralizaci prostředí a klimatu.

  • Za druhé se jedná o řešení ovlivněná energií neboli dynamická, u nichž je prostor rozdělen na zóny různé světlosti a teploty. Hranice prostoru jsou v tomto případě neurčité. Dopad světla do budovy je regulovatelný a tím vzniká možnost získat podle potřeby světlé a tmavé prostory, světlo a stín, transparentnost i soukromí. Kvalita prostoru odpovídá požadavkům uživatele, protože prostor je individuálně přestavitelný.

    Energeticky optimální navrhování staveb tedy znamená, že je třeba co nejvíce rozvíjet přirozeně osvětlované a větrané zóny na základě dodávání pasivní energie. Vedle využívání sluneční energie, tepelné kapacity země, vody a vzduchu se využívá i teplo uvolňované člověkem a rozličnými zařízeními, což v důsledku může modelovat architektonický výraz.

    V souvislosti s tím se hodně diskutuje o možnosti kombinovat různé způsoby uspořádání atrií, větrání, koncipování architektur denního světla, skel, inteligentních materiálů, systémů, včetně zavádění nové stavební techniky v podobě automatizace a robotizace při výrobě komponentů a při realizaci staveb. Dělící čára mezi použitými materiály a strukturou, kde mají být použity, se rozplývá s postupující miniaturizací prvků a rovněž skutečností, že materiály mohou plnit více funkcí najednou.

    První, kdo navrhl vyvinout zasklení s mnohonásobným výkonem, které by mohlo dynamicky regulovat tok energie, byl anglický architekt Mike Davies z ateliéru Richard Rogers Partnership. Přišel s novým pojmem polyvalentní stěna, kterým označil vnější plášť budovy. Fasáda je v tomto případě složená z mnoha vrstev, jež využívají samoregulační ovládací mechanismy, které současně poskytují tepelnou izolaci, ochranu proti slunci, rozvod světla a kontinuálně vyrábějí nutnou elektrickou energii potřebnou pro fungování těchto systémů. Přirovnání Mika Daviese stále se měnícího vzhledu „polyvalentní stěny” ke kůži chameleona vedlo k označení inteligentní fasáda.

    Aby se mohla uskutečnit základní myšlenka „polyvalentní stěny”, musí se vyvíjet nejen nové produkty ze skla pro kvalitní pláště budov, ale také vytvářet nová energetická pojetí, která by zajistila vzájemnou součinnost mezi fasádou a funkcemi stavby. Potvrzuje se, že nejrozsáhlejší úspory energie jsou levnější než malé energetické úspory, kterých dosahujeme v současné době. Stále jsme zvyklí domnívat se, že tím, jak dosahujeme větších úspor energie například přidáváním více izolací, zvyšujeme náklady na každou další jednotku energie, kterou uspoříme. Zapomínáme, že pokud dokonale odizolujeme budovu a použijeme vysoce kvalitní pláště i okna, dostaneme se přes nákladovou hranici a provoz budovy se stane ještě levnější než dříve.

    Zvláštní výhodou skleněných fasád je získávání energie ze slunečního záření v podobě tepla a denního světla. I když k největším tepelným ztrátám dochází v chladnějších obdobích, je možno během dne dosáhnout tepelného zisku, což je faktor, který se stává stále významnějším při stálém zlepšování hodnoty tepelné propustnosti. Na jaře a na podzim často získané teplo stačí, aby snížilo náklady na vytápění na nulu. V létě naproti tomu se můžeme vyhnout nákladům na ochlazování pomocí vhodného slunečního stínění, přirozeného větrání místností a nočního ochlazování hmoty budovy, která působí jako termální zásobník. Odklánění denního světla do zadních částí prostorů místností též pomáhá snížit potřebu umělého osvětlení.

    Při projektování skleněných fasád se používá velkého množství různých zařízení, které slouží na jedné straně ke snížení tepelných ztrát a na druhé straně k zabránění nežádoucímu zvýšení teploty způsobenému slunečním zářením. Rozsah možností a kombinací jednotlivých opatření je možno zhruba rozdělit do několika kategorií. První a hlavní kritérium je počet skleněných tabulí v projektu – termíny zde používané jsou jednoplášťové fasády a mnohoplášťové fasády. Druhým kritériem je poloha stínicího zařízení proti slunci. Existují jednoplášťové fasády s vnějším nebo vnitřním stínicím zařízením, nebo s integrovaným stínicím zařízením vestavěným do meziprostoru mezi jednotlivými skleněnými tabulemi. U dvouplášťových fasád je obvykle zařízení na ovládání slunečního záření umístěno mezi skleněnými plášti.

    Fasády s druhým pláštěm jsou jak v estetickém, tak i ve funkčním ohledu zajímavým vývojovým pokračováním typologie fasád v posledních letech. Hlavním znakem fasád s druhým pláštěm je umístění druhého pláště před vlastním vnějším pláštěm, aniž by se znemožňovalo přirozené větrání. Zpravidla je tento druhý plášť zavěšen jako nenosný prvek přes jedno až dvě podlaží. Ve srovnání s jednoplášťovými fasádami mají tyto fasády značně zlepšené zvukové i tepelné izolační vlastnosti a umožňují přirozené větrání i v místech s velkou rychlostí větru.

    Společným znakem těchto systémů je ovlivňování funkčních vlastností fasády podle toho, zda je meziprostor rozdělen v horizontálním nebo vertikálním směru anebo v obou směrech. To se týká především protipožární a protihlukové ochrany. Má to však významný vliv i na způsob a ovladatelnost větrání v meziprostoru pláště.

    Z konstrukčního hlediska představuje typ dvouplášťové fasády sestavený ze „skříňových oken” nejnákladnější variantu, neboť meziprostor je rozčleněn jak horizontálně podle podlaží, tak vertikálně v podobě šachet. Každý okenní prvek představuje uzavřenou jednotku, která z hlediska techniky větrání není ve spojení se sousedními prvky. Každá jednotka ve fasádě má vlastní otvory pro přívod a odvod vzduchu, přičemž nebezpečí smísení přiváděného a odváděného proudu vzduchu se může omezit úhlopříčným uspořádáním větracích otvorů. Předností tohoto typu fasády je vyřešení stavebně-fyzikálních problémů, jako je ochrana proti požáru a hluku, protože poloha vertikálních i horizontálních dělicích prvků je vázána na prostory umístěné za fasádou. Z tohoto důvodu je tento typ pláště hodně používán. Na rozdíl od nesegmentovaných fasád s druhým pláštěm a od šachtových fasád je proudění vzduchu v meziprostoru fasády na základě tepelného vztlaku velmi omezeno, a proto je třeba pamatovat na dostatečně dimenzované větrací otvory, aby se zabránilo problémům s přehříváním. Existuje zde možnost uzavřít meziprostor před venkovním vzduchem, čímž vzniká „nevětraný” prostor s dobrou tepelnou izolací, což je pozitivní právě v chladném období – především v noci.

    Snížení nárazů větru přidáním další tabule skla znamená, že je možno otevírat okna i v nejvyšších patrech budovy. Dvouplášťová fasáda snižuje tepelné ztráty, protože snížená rychlost proudění vzduchu a vyšší teplota vzduchu v meziprostoru snižují intenzitu přenosu tepla na povrchu skla. Na jeho vnitřní straně se udrží vyšší teplota povrchu, takže prostoru blízko okna je možno lépe využít v důsledku zlepšených tepelných podmínek. Provedení dvouplášťové fasády z hlediska způsobu zasklení nabízí různé kombinace, které mohou mít velmi odlišné funkční vlastnosti. Přesto má vnější plášť v praxi nejčastěji podobu jednoduchého zasklení. Vnitřní plášť bývá sestaven z transparentních, matných či potištěných izolačních skel, která jsou zakomponována do posuvných, sklopných či otočných okenních křídel, případně s elektromotoricky ovladatelnými nadsvětlíky. Do zasklení mohou být integrovány holograficko-optické elementy (HOE), komponenty na principu tekutých krystalů, systémy denního osvětlení na principu prismatického skla či fotovoltaické články, které zabraňují přehřátí slunečním zářením, rozvádějí rozptýlené denní světlo do místnosti a vyrábějí energii.

    Tradiční ochrana proti slunečnímu záření v podobě rolet, skleněných a metalických žaluzií či metalické tkaniny může být integrována přímo do izolačního skla okenních prvků nebo je umístěna v prostoru mezi plášti. Vnější plášť bývá většinou sestaven pouze z transparentních či potištěných desek nebo lamel z bezpečnostního laminovaného skla. I v tomto plášti mohou být integrovány systémy, které řídí, odklánějí denní světlo do místností a vyrábějí energii. Vedle těchto osvědčených systémů se stále více uplatňují v této oblasti nové multifunkční prvky, které umí „inteligentně” reagovat na okolní podmínky a jsou výsledkem aktivit z oblasti nanověd. Chemická nanotechnologie předpokládá změnu skupenství v materiálu. V nanometrickém měřítku (1 nm = miliontina milimetru) – jako chemická sloučenina nejmenších částic – projevují běžné látky jako kovy, keramika, sklo nebo polovodiče naprosto odlišné vlastnosti od vlastností, které u nich známe, jsou-li v normálním pevném skupenství. Z kovů se mohou stát polovodiče nebo barevné pigmenty, keramika může být transparentní nebo sloužit jako elektrické vodiče a sklo lze přeměnit na lepivý materiál. Nanočástice projevují fyzické jevy, jež se u výrobků v normálním pevném skupenství nevyskytují. Výroba těchto nových materiálů probíhá v současnosti většinou metodou sol-gel, tj. variantou anorganické syntetické chemie umožňující vytváření nanočástic s regulovatelnými vlastnostmi povrchu. To je totiž nezbytnou podmínkou pro vývoj nových kompozitních materiálů a povlaků tvořených nanostrukturou, které mimo jiné zlepšují konstrukční vlastnosti skla a vyznačují se i samočisticím efektem.

    Jedním ze zajímavých cílů na konci 20. století a na počátku 21. století je vývoj jednoplášťové inteligentní fasády, která by zcela nahradila dvouplášťovou fasádu, neboť by byla schopna automaticky regulovat přenos tepla podle podmínek prostředí. Pozornost se proto koncentruje na aplikaci principu chemické nanotechnologie do procesu vývoje první generace nových skel s elektrochromickými, termochromickými, plynochromickými a elektrooptickými povlaky. Ve všech případech stupeň zabarvení skla určuje množství světla a sluneční energie, které pronikají do místností. Zasklení pláště se přizpůsobuje měnícím se vnějším podmínkám v průběhu dne.

    Vedle úsilí zaměřeného na sklo se výzkum orientuje i na materiály z polymerů či z plastů. Fluoropolymerový materiál etylentetrafluoretylen (ETFE) prokázal – jako jeden z mnoha produktů v tomto směru nejlepší účinky. Jeho extrémně nízká hmotnost, vysoká propustnost světla, skvělá chemická odolnost vůči kyselinám a zásadám, relativně dlouhá životnost a téměř naprostá recyklovatelnost z něj tvoří nejcennější a nejhospodárnější materiál. Lze předpokládat, že plasty v nedaleké budoucnosti díky materiálovému výzkumu nahradí sklo a dojde k uskutečnění polyvalentního pláště s mnohonásobným výkonem, který by byl schopen dynamicky regulovat tok energie. Výsledky výzkumu v tomto směru jsou důležité zvláště v souvislosti se současnými tendencemi v architektuře. Již několik desetiletí se používají počítače ke zvýšení produktivity, k řešení zdánlivě neřešitelných problémů a v neposlední řadě i pro prezentace návrhů a projektů. Avšak teprve na konci minulého století se začala počítačová technologie využívat jako inovativní zařízení, které je schopné vytvářet nové ideje v navrhování a zcela neočekávané formy ve světě staveb a prostoru. Nová generace architektů budov, struktur a urbanistických forem reaguje na zájem o teorii chaosu, fraktální geometrii a na zrychlující se vývoj v ostatních oblastech lidské činnosti. Opět definují chápání architektury a urbanismu v současné realitě. Prolínáním idejí s tvarem, reálným i virtuálním, vznikají hybridní prostory, které jsou výzvou pro současné chápání prostoru architektury. Objevil se pojem digitální architektura.

    Kombinace skla a jiných materiálů, jako jsou polykarbonátové plástvové struktury, gely, tekutiny a plyny, dosud neřekly ve vývoji nových produktů poslední slovo a je velmi pravděpodobné, že tvořivá kombinace několika z nich vytvoří základ pro příští generace navrhování ze skla. Určitě prostřednictvím pokroku ve vývoji v oblasti nanověd bude možné, aby plyny, tekutiny nebo elektrický proud procházely uvnitř „skleněné pokožky” od jedné strany budovy k druhé a pohybovaly se bez ohledu na denní či roční dobu.

    Tato „kůže” se bude měnit podle ročních období a změní se v silnou kůži, která v sobě uchová teplo. Skleněná vlákna vytvoří mnohonásobné vrstvy a stavby se pak budou spíše podobat rostlinám, které budou evokovat tvar cibule s mnoha slupkami, nebo listům stromu absorbujícím energii ze slunce. Cílem je vytvořit stavby, jež budou vyhovovat přírodním cyklům našeho světa.

    Kapitoly na začátku této monografie jsou koncipovány tak, že dělí pláště budov podle počtu a druhů vrstev skel ve fasádě, přičemž každý typ je ilustrován pečlivě vybranými příklady. V prvních kapitolách je detailně popsána skladba a povrchová úprava skleněných tabulí. Následuje popis několikavrstevných jednotek laminovaného a izolačního skla současně s ukázkami variant úprav prostoru mezi skly, od tenkých povlaků až po jednotky izolačních skel s integrovanými prvky, které odklánějí světlo. Další kapitoly pojednávají o různých způsobech aplikací rozdílných typů skel zakomponovaných do jednoplášťových nebo mnohoplášťových fasád ve spojení se zařízeními na ovládání slunečního záření. Kapitola věnovaná problematice inteligentní skleněné fasády uvádí zásady a příklady navrhování staveb v součinnosti s funkcí budovy. V současné době je pro kvalitu projektu rozhodující zapojení profesních specialistů v počáteční fázi plánování, dříve než dojde k rozhodování o architektonickém výrazu objektu. Během několika let se v zemích na západ od nás vyřešily rozpory mezi profesemi a byl vypracován takový způsob plánování, který například neřeší vedení větracích kanálků nosnými prvky, ale zabývá se využitím termických vlastností hmoty stavby k ovládání jejího klimatu. Tento způsob je pokusem, jak vůbec vyloučit nutnost používání mechanických systémů větrání. Poslední dvě kapitoly jsou věnovány ukázce návrhů budov ovlivněných energií, architektuře právě probíhajících změn a vizi založené na principu nanotechnologie.

    Monografie má snahu seznámit čtenáře se základními skleněnými produkty a prostřednictvím klasických projektů ukázat příklady řešení. Stává se platformou pro dialog mezi architekty, projektanty fasád a inženýry-specialisty.
  • Klíčová slova: