Szklane domy

„Z olbrzymiej masy płynnej wyciąga się gotowe belki, tafle, kliny, zworniki, odlane, a raczej ulane według danego architektonicznego planu. Cały szklany parterowy dom, ze ścianami ściśle dopasowanymi z belek, które się składa na wieniec, a spaja w ciągu godziny, z podłogą, sufitem i dachem z tafel – oddaje nabywcy gotowe (...)”. Pewnie nikt nie pamięta dokładnie cytatu z „Przedwiośnia” Stefana Żeromskiego (skorzystałem z internetu, by go przywołać) i choć sam autor użył szklanych domów jako metafory, jako czegoś nierealnego (w końcu był to 1924 rok), to śmiało można stwierdzić, że przy dzisiejszych możliwościach przetworzenia szkła i łączenia go z innymi elementami właściwie bez problemu zdołamy postawić tytułowe szklane domy. Tak po prawdzie, do napisania artykułu o szkle skłonił mnie nie tak dawno oglądany angielski program o niekonwencjonalnych budowach domów. A zaczęło się od niby całkiem zwykłej szyby, a właściwie całej ścianki, która tworzyła przegrodę między sypialnią a salonem. Cóż takiego niezwykłego było w owej ściance? Otóż w jednej chwili zmieniła się z przezroczystej w matową i jak za wyciągnięciem czarodziejskiej różdżki z matowej w przezroczystą. Ową różdżką był włącznik elektryczny. Muszę przyznać, że do tej pory w mojej praktyce budowlanej nie miałem do czynienia z takim cudem. Czyżby jakaś super nowość, a może całkiem inny powód, dla którego technologia ta jakoś mi umknęła. Otóż szkło ze sterowaną przeziernością jest szkłem laminowanym, w którym umieszczono folię zawierającą ciekłe kryształy. Przy odłączonym zasilaniu są one nieuporządkowane i szkło jest matowe, a w momencie podłączenia zasilania kryształy ulegają uporządkowaniu, a szkło staje się przezierne. Zarówno w stanie matowym, jak i przeziernym szkło to wykazuje się bardzo dobrą przepuszczalnością światła rzędu 75%. W stanie przeziernym (włączonym) pobiera około 7 W/m². W stanie matowym oczywiście 0 W. Oprócz typowego zastosowania, czyli zapewnienia „odcięcia” wzrokowego pomieszczenia od innych, może być używane jako ekran z tylną projekcją, a przy zastosowaniu odpowiednich sterowników czasowych może dodatkowo migać, przyciągając naszą uwagę. Cóż, technologia nie jest wcale taka nowa, więc co może odstraszyć potencjalnego nabywcę? Tak, tak - cena… około 8.000 zł/m², oczywiście z możliwymi rabatami dla większych ilości. Ale za to jaki efekt!

A czyż nie zdarzyło się nam uderzyć nosem w szybę, próbując przyjrzeć się baczniej jakiejś wystawie lub wychodząc ze sklepu nie zauważyliśmy szklanych drzwi? Zapewne tak. Ale co powoduje, że szyba staje się niemal niewidoczna? Mamy tu najczęściej do czynienia ze szkłem antyrefleksyjnym. Charakteryzuje się ono wysoką przeziernością i bardzo małą refleksyjnością (jest ona około dziesięciokrotnie słabsza niż w przypadku zwykłego szkła). Powstaje poprzez napylenie tlenków metali na powierzchnię tafli w warunkach próżniowych. Stąd brak odbicia światła na powierzchni. Dlatego, gdy nie możemy przejrzeć się w szybie, a np. eksponowane przedmioty w witrynie zachowują wiernie kolory i dobry kontrast, to z pewnością trafiliśmy na szybę antyrefleksyjną.

A co, gdy chcielibyśmy zaoszczędzić czas i pieniądze na myciu szyb? I tu technika przychodzi nam z pomocą. Wystarczy zastosować samoczyszczącą szybę^[1]. Jej powierzchnia pokryta jest niewidoczną, mineralną substancją o własnościach fotokatalitycznych i hydrofilnych. Warstwa ta jest nakładana podczas produkcji szkła na linii float, w procesie pirolizy związków metali. Tego typu szyby sprawdzają się najlepiej w miejscach silnie nasłonecznionych i wystawionych na działanie deszczu. Wynika to z faktu, że przy wystawieniu szyby na działanie promieni UV powodują one rozkład „brudu” organicznego, a deszczówka spłukuje rozłożone resztki i pyły mineralne. I gotowe.

Duże powierzchnie szklane to miejsce, gdzie „ucieka” nam ciepło, kondensuje się para wodna, a na powierzchniach poziomych w zimie gromadzi się śnieg. Ale i na te przypadłości znaleziono rozwiązanie - szkło grzewcze. Otrzymujemy je poprzez naniesienie na szkło niskoemisyjnej powłoki. Po podłączeniu prądu do elektrod (znajdujących się po przeciwnych stronach tafli) następuje przetworzenie energii elektrycznej w cieplną. W zależności od położenia powierzchni grzejnej ciepło może być emitowane do wnętrza lub na zewnątrz pomieszczenia. Stąd wykorzystanie tego typu szyb w ogrodach zimowych, werandach, daszkach szklanych, podłogach. Olbrzymią zaletą jest też możliwość regulacji temperatury przy zastosowaniu termostatu. W zależności od przeznaczenia stosuje się różne moce grzewcze. Dla uzyskania efektu antykondensacji przyjmuje się moc od 50 do 150 W/m², przy topieniu śniegu moc do 600 W/m², a stosując je jako główny system ogrzewania możemy ustawić moc od 250 do 600 W/m².

A gdy w pomieszczeniu mamy wciąż zbyt zimno, zawsze możemy zastosować szklany grzejnik elektryczny. Jest on wykonany z przeziernego szkła laminowanego. Ciepło jest wytwarzane przez specjalną powłokę grzejną, nałożoną na jedną z tafli szyby laminowanej, emitując promieniowanie podczerwone. Dla naszej wygody i tu temperatura może być regulowana przy pomocy bezprzewodowego pilota. Grzejnik tego typu zasilany jest bezpośrednio z gniazdka 230 V, a moc maksymalna ogrzewania wynosi 1000 W/m².

A co z ochroną przed niechcianymi gośćmi?
Oczywiście szyba ze zintegrowanym alarmem. W tym przypadku wykorzystywane jest szkło hartowane z metalowym obwodem wtopionym techniką sitodruku. Zazwyczaj jest on umieszczony w jednym z narożników szyby, podłączony do zasilania elektrycznego oraz do alarmu. W przypadku rozbicia szkła cała tafla rozpada się na małe kawałki, obwód elektryczny zostaje przerwany i włącza się natychmiast alarm.

Kapitalne wrażenie robią również szklane płyty podłogowe i stopnie schodów – choć osoby z lękiem wysokości mogą być odmiennego zdania. Na płyty podłogowe i stopnie schodów stosowane są tafle szkła (dwie lub więcej) połączone ze sobą za pomocą jednej lub kilku folii z butyralu poliwinylu (PVB). W przypadku rozbicia tafli folia PVB przytrzymuje kawałki szkła.
Aby uzyskać zestaw odpowiadający wszelkiego rodzaju obciążeniom, należy stosować odpowiednią grubość szkła i laminatu. Stąd możemy spotkać laminowane tafle szkła o grubości od 28 do 46 mm. W celu zmniejszenia śliskości powierzchni szklanej można jej powierzchnię pokryć mineralną powłoką.

Nie możemy oczywiście zapomnieć o drzwiach. Tutaj oferta jest też bardzo szeroka. Na drzwi stosuje się szkło hartowane, a ponieważ nie może być ono obrabiane mechanicznie, dokładne wymiary muszą być podane przed procesem obróbki termicznej. Dla drzwi szklanych stosuje się najczęściej szkło o grubości od 8 do 12 mm. Do dyspozycji mamy drzwi z ościeżnicami oraz dla uzyskania efektu wysokiej przepuszczalności światła i efektu wolnych krawędzi na obwodzie – bezościeżnicowe.
Możemy również zamówić drzwi w różnych kolorach, z nałożonym motywem dekoracyjnym w postaci sitodruku, piaskowanego lub wytrawianego kwasem.

Nie każdy zdaje sobie sprawę, jak dobrym materiałem - jeżeli chodzi o ognioodporność - jest szkło.
W czasie pożaru najczęściej mamy do czynienia z dymem i jego toksycznymi składnikami, co może prowadzić do zaczadzenia, a także do utraty orientacji i paniki. Pożarom bardzo często towarzyszy również bardzo silne promieniowanie termiczne, które z kolei może doprowadzić do śmiertelnych poparzeń. Dlatego elementy stosowane w budownictwie muszą zapewnić odpowiednią ochronę przed skutkami pożaru. Możemy wyróżnić trzy podstawowe kryteria – kryterium wytrzymałości lub stabilności (R) – kryterium szczelności na płomienie i gorące gazy (E) – kryterium izolacji termicznej podczas pożaru (I). Stosowane są również kryteria uzupełniające, jak np. kryterium maksymalnego strumienia ciepła w kW/m² (W). Najczęściej mamy do czynienia ze szkłem ognioochronnym, które składa się z dwóch lub więcej tafli bezpiecznego szkła hartowanego, oddzielonych jedną lub kilkoma komorami z przezroczystym niepalnym żelem, reagującym w kontakcie z ogniem. W przypadku pożaru żel staje się nieprzezroczysty, absorbuje energię cieplną, a tym samym ogranicza wzrost temperatury po drugiej stronie przegrody powyżej wartości ściśle określonych w przepisach. Całkowita grubość szkła zależy od wymaganego poziomu ognioodporności. Tego typu szyby mogą zapewnić szczelność dla płomieni i gorących gazów oraz izolację termiczną przez okres od 30 do 120 minut (klasa EI 30 – EI 120) oraz spełnić wymogi kryterium redukcji promieniowania cieplnego i klasy odporności ogniowej EW 30 i EW 60. Szkła tego typu mogą znaleźć zastosowanie w ściankach działowych, drzwiach przeciwpożarowych oraz na pionowych ścianach osłonowych.

A co w przypadku, gdy nasz budynek znajduje się w strefie o dużym natężeniu hałasu? Na ten problem również znaleziono rozwiązanie - szkło laminowane z izolacją akustyczną. Najczęściej składa się ono z dwóch lub więcej tafli szkła, między którymi umieszczono jedną lub kilka warstw folii PVB (A), posiadającej własności izolacji akustycznej. Szkło tego typu sprawdzi się również u osób, które nie lubią odgłosu kropli deszczu padających na okna i przeszklenia dachowe.

A czy na okładziny ścienne można zastosować szkło? Kolejna odpowiedź twierdząca. Szklane płytki ścienne uzyskiwane są w procesie lakierowania (kolory błyszczące i metalizowane) i grawerowania. Zasada układania i cięcia jest identyczna, jak dla płytek ceramicznych. Występują w wymiarach umożliwiających ich zestawienie z tradycyjną glazurą. Przeznaczone są do układania wewnątrz budynków. Jednak - ze względu na możliwość odbarwienia się płytek - nie powinny znaleźć się w pobliżu źródeł silnego ciepła.

Trudno wyobrazić sobie pomieszczenia bez luster. Ciekawą propozycję stanowią lustra z wielowarstwową powłoką zawierającą chrom zamiast srebra. Ze względu na specjalne pokrycie lustrzane mogą być stosowane w warunkach szczególnego obciążenia. Szkło takie może służyć do wykładania powierzchni ściennych w pomieszczeniach, w których panuje szczególnie duża wilgotność powietrza lub tam, gdzie lustra narażone są na kontakt ze środkami czyszczącymi i/lub dezynfekcyjnymi. Wykonane jako szkło bezpieczne monolityczne lub warstwowe nadaje się do pokrywania ścian lub wznoszenia ścian działowych. Jako szkło hartowane nadaje się również do zastosowania w konstrukcjach o mocowaniach punktowych. Poza tym może pełnić funkcję lustra weneckiego – pomiędzy dwoma pomieszczeniami o różnym stopniu oświetlenia: gdy warstwa lustrzana znajduje się po stronie pomieszczenia silniej naświetlonego, wtedy powstaje tam efekt lustrzany, natomiast z pomieszczenia o słabszym naświetleniu można obserwować pomieszczenie o silniejszym oświetleniu.

A co na zewnątrz budynku? Niewątpliwie przed deszczem, śniegiem czy wiatrem ochronią nas szklane daszki. Najczęściej stosowane są zadaszenia w systemie szklenia strukturalnego, w których wraz ze szkłem dostarcza się odpowiednie wsporniki, skąd powstaje zestaw gotowy do montażu. Do zestawu używa się szkła laminowanego, a w przypadku gdy w szkle wykonane są otwory mocujące – dodatkowo utwardzanego. Na wsporniki i ściągi łączące najczęściej wykorzystuje się stal nierdzewną.

Nie można zapomnieć o tym, że nowoczesne budynki to takie, które bardzo często wyposażone są w fotoogniwa, czy też kolektory słoneczne. Właśnie do ich budowy używa się specjalnego szkła ornamentowego ekstra białego, o wysokiej przepuszczalności energii, cechującego się niską zawartością tlenków żelaza. I tak dla fotoogniw stosuje się szkło z wyraźną fakturą z jednej strony tafli (głównie w kształcie piramid lub w kształcie rowków – ma to zapewnić większą skuteczność fotoogniw oraz ułatwić spływanie wody z powierzchni szkła). Z kolei do zastosowań w kolektorach słonecznych wykorzystuje się szkło ornamentowe z dwustronną delikatną fakturą.

Jeszcze ciekawszą „mieszankę” można stworzyć w szybach zespolonych łącząc ze sobą różne rodzaje szkła. Możemy otrzymać niemalże nieograniczone kombinacje użytkowe w zależności od naszych potrzeb – nic tylko szklić. I jak tu nie uznać zdolności proroczych u zmarłego przecież blisko 90 lat temu Stefana Żeromskiego. Pewnie sam pisarz nie do końca wierzył w to, że - po summa summarum niedługim czasie - szkło stanie się tak popularnym i jednocześnie cenionym materiałem budowlanym wykorzystywanym we wszystkich etapach wznoszenia domów, nawet tych najbardziej skomplikowanych i złożonych. Może więc warto uważniej czytać lektury – kto wie, w której z nich kryje się natchnienie dla nas – budowlańców.

^[1] przyp.red. – patrz też artykuł „Nanotechnologia a budownictwo” prof. dr hab. Jerzy J. Langer (BzG 4/2007)