Światło w architekturze

Większość bodźców człowiek odbiera za pośrednictwem wzroku. Oko ludzkie reaguje na światło. W architekturze dominuje światło funkcjonalne. Pomieszczenia mają okna, aby dostarczyć wzrokowi informacje zapewniające bezpieczeństwo i orientację. Lecz światło to także mistyczne lux, lumen, światło sakralne, teatralne, budujące emocje i nastroje. Fizycznie światło to część promieniowania elektromagnetycznego. Tak jak mikrofale, podczerwień, ultrafiolet, promienie Roentgena czy promieniowanie gamma niesie ze sobą porcje energii. Światło słoneczne ma charakter empiryczny. Oświetla obiekty w zależności od szerokości geograficznej, od pory dnia i roku oraz warunków meteorologicznych.

Architektura pojmowana tradycyjnie jest statyczna. Może być tak zaprojektowana, aby animujące ją światło, czyniło z niej w określonych warunkach spektakl. Jako że słońce na nieboskłonie jest w ciągłym ruchu, ten spektakl potrafi czasem trwać tylko chwilę. Na świadome, kontrastowe i teatralne operowanie światłem od wieków zwraca uwagę architektura sakralna. Rytmy świątynnych kolumnad wprowadzają je w przestrzeń, pomiędzy siebie. Tworzą światłocieniowe efekty w przeciwieństwie do płaskich, fabrykowanych przemysłowo współczesnych fasad. Lubimy idealizować naturę światła słonecznego. Tymczasem jego charakter zależy od szerokości geograficznej, na której przebywamy. Polska rozciąga się pomiędzy 49 a 54 stopniem równoleżnika północnego. Mieszkając w tej strefie, doświadczamy ciągłej, choć ograniczonej, zmienności oświetlenia słonecznego. Nie jest to zmienność nieskończona. W sytuacji idealnych warunków oświetleniowych, z pominięciem czynników meteorologicznych, ogranicza się do powtarzalnej skali czasu jednego roku. Wynika to z astronomicznego ruchu Ziemi wokół źródła światła, jakim jest Słońce, oraz nachylenia jej osi obrotu względem ekliptyki. Słońce jako źródło światła użytkowego jest w odczuciu obserwatora umieszczonego na Ziemi nie tylko w ciągłym ruchu w ciągu jednego dnia, ale i jednego roku. Jego pozycja o tej samej godzinie każdego dnia jest bowiem nieco inna. Wędrówka naszej gwiazdy po nieboskłonie w ciągu roku, wykreślona jako punkt, w którym znajduje się Słońce widziane z określonego miejsca codziennie o tej samej godzinie, tworzy figurę zwaną Analemmą. Linia ta ma kształt wydłużonej ósemki z dolną pętlą wyraźnie większą (w związku ze zwolnieniem prędkości obrotu Ziemi wokół Słońca w miesiącach zimowych). Punktem przecięcia pętli jest pozycja Słońca podczas równonocy.

Czytaj też: Światło dzienne w architekturze: klucz do zrównoważonego budownictwa |

Profesor Mieczysław Twarowski, architekt, badacz wpływu oświetlenia naturalnego na budynki już w 1960 roku przedstawił hipotezę architektonicznej kompozycji klimatycznej, wpływającej na jakość architektury. Jej elementy powinny być według niego zmienne w zależności od oddziaływania promieniowania słonecznego na człowieka. Forma, barwa budynku, rozstawy między jego częściami, plastyka, układ wnętrz, wielkość i rozmieszczenie otworów okiennych, rozplanowanie zieleni stanowią o wartościach kompozycji klimatycznej i powinny być zmienne dla różnych szerokości geograficznych położenia obiektu.

Kolejną funkcją, którą możemy rozpatrywać, są meteorologiczne efekty świetlne. Ich teatralność występuje w naturalnym środowisku w związku z dynamicznymi warunkami pogodowymi tworzącymi przed słonecznym źródłem światła przesłony, odbłyśniki, bądź ażury z chmur czy opadów atmosferycznych. Sama grubość atmosfery ziemskiej i zmienny kąt, pod jakim przenikają ją promienie słoneczne, powoduje zmianę barwy i natężenia oświetlenia o porankach i zachodach. Tu także podstawowy wpływ ma szerokość geograficzna.

Światło słoneczne doskonale wydobywa estetykę i plastykę elewacji. Zaplanowane rozwiązania architektoniczne zostają wówczas w pełni uwydatnione. Lecz światło słoneczne to również solidna porcja energii. Szczególnie gdy pada na szkło, cieszy oczy błyskami, a wnętrze pomieszczenia wypełnia ciepłem, aż do momentu gdy musimy włączyć klimatyzację, albo nagiąć znacznie naszą strefę komfortu w imię walki ze zmianami klimatycznymi. Przygody architektów ze szklanymi ścianami mógłby pewnie przytoczyć każdy, kto miał z nimi budowlane doświadczenie (fot. 1-2). Tańsze wersje takich ścian (a który inwestor chce płacić drogo?) lubią niepokojąco trzeszczeć i terkotać, gdy elementy rozszerzają się i kurczą od nagrzewania. Uszczelki okienne wypadają z ram. Otwieranych części świetlików często nie można zamknąć, póki się nie schłodzą na przykład za sprawą deszczu, niestety zalewającego też wnętrze. Efektowne szklane szyby wind trzeba klimatyzować, inaczej dźwigi osobowe stają od nagrzania. Rozwiązaniem problemu są osłony zewnętrzne i stosowanie szkła funkcyjnego. Lecz realizację komplikuje wszechobecne dziś pojęcie value engineering – w uproszczeniu szukanie oszczędności na każdym etapie inwestycji. Poza tym selektywne szkło funkcyjne, chroniące wnętrza przed przegrzewaniem, jest z reguły brzydkie, ciemne, odblaskowe i drogie. A nam, architektom, przyświeca przecież sentencja mistrza architektury światła Louisa Kahna: Słońce nie zdawało sobie sprawy, jak jest wspaniałe, dopóki nie padło na ścianę budynku.

W 2019 roku najważniejszą europejską nagrodę architektoniczną – Mies van der Rohe Award – przyznano pracowni Lacaton & Vassal za przekształcenie trzech bloków z mieszkaniami socjalnymi w Bordeaux. Bordeaux to miasto położone w południowej części Francji, na szerokości geograficznej 44 stopni. Oprócz wartości społecznych tematem tej przebudowy był architektoniczny stosunek do światła słonecznego. Zniknęły ponure bloki poddawane dotąd tylko kosmetyce. Z przebudowy wyłoniła się świetlista, lekka architektura. Transformacja mieszkań nadała im nowe cechy: więcej przestrzeni, więcej światła, lepsze widoki z okien i nowe wyposażenie. Przede wszystkim od strony południowej powstały obszerne ogrody zimowe i balkony, sięgające razem na głębokość 4 m przed całym frontem każdego z lokali mieszkalnych. Werandy zamknięto lekką elewacją z przezroczystych, falistych paneli z poliwęglanu i szkła. Na krawędzi balkonów zamontowano przeszklone balustrady. Zwiększyło to każde mieszkanie o 15 do 30 m² dodatkowej przestrzeni zamykanej werandy i do kilkunastu metrów długości wąskiego balkonu. Istniejące małe okna zastąpiono dużymi przeszklonymi drzwiami przesuwnymi, otwierającymi się na ogród zimowy. Wydajność energetyczna została znacznie poprawiona przez dodanie ogrodów zimowych, które pełnią rolę pasywnych buforów ciepła. Płyty balkonów zacieniają powiększone okna i stopniują dopływ światła. Dodatkowo werandy wyposażono w srebrzyste zasłony z tkaniny technicznej, która odbija zbyt intensywnie operujące słońce. Nowe przeszklenia w zasadniczych ścianach budynków także wyposażono w grube ujednolicone zasłony wewnętrzne, chroniące przed zbytnią utratą ciepła nocą (we Francji mieszkań niemal się nie ogrzewa).

Czytaj też: Otwarcie Obiektu Niemożliwego w Bytomiu [GALERIA] |

Nawet pomieszczenie, które musi być ciemne potrzebuje przynajmniej promyka światła, żeby wiedzieć, jakie jest ciemne – mawiał Louis Kahn. Tę sentencję próbowali zastosować w praktyce projektanci otwartej w 2018 roku nowej, prowadzącej z północy na południe, linii metra w Amsterdamie. Projektowane przystanki oparto na funkcjonalnych przesłankach architektonicznych: możliwie najkrótszych połączeniach między podziemnym peronem a poziomem ulicy. Starano się też maksymalnie wykorzystać światło dzienne, które wnika tu w głąb stacji (fot. 3). Tunele szlakowe poprowadzone są 25-30 m pod powierzchnią terenu. Światło dzienne wyznaczać ma logiczną i płynną trasę podróżnych, tak by byli w stanie intuicyjnie odnaleźć drogę.

Czytaj też: Podążając za słońcem – o koncepcji Domu Kwadrantowego Robert Konieczny |

Jak pisał noblista Josif Brodski: Jeśli założyć, że piękno jest taką dystrybucją światła, która najbardziej odpowiada naszej siatkówce, łza jest formą przyznania się do niemożności zatrzymania przez siatkówkę – a także przez samą łzę – tego piękna na stałe. Na stałe piękno „magazynujemy” w muzeach. Nowoczesne, duże budynki muzealne zaczęły pojawiać się w pierwszej połowie XIX wieku. Jednym z najsławniejszych, zaplanowanym jako muzeum korzystające maksymalnie ze światła dziennego, jest zaprojektowana przez Leo von Klenze monachijska Alte Pinakothek z 1836 roku (fot. 4). Zbombardowana w czasie drugiej wojny światowej została pomysłowo odbudowane przez Hansa Döllgasta w 1957 roku. Zburzone części nie są po prostu zrekonstruowane. Wykonano je ponownie z surowej cegły, lecz można dopatrzeć się w nich „ran” zadanych zabytkowej architekturze przez wojnę. W ostatnich latach muzeum przechodziło termomodernizację. Galerie, prezentujące dawne malarstwo, zwieńczone są wielowarstwowymi świetlikami dachowymi. Ich stan od końca XX wieku był niezadowalający, co negatywnie wpływało na bilans energetyczny budynku. System rolet zamontowanych pod koniec XX wieku nad sufitem z mlecznego szkła nad galeriami szybko przestał spełniać wymagania przeciwpożarowe i został unieruchomiony. By uniknąć bezpośredniego światła słonecznego w salach wypełnionych cennymi obrazami, na suficie rozłożono na stałe plandeki, a w przestrzeni świetlików zamontowano dodatkowe reflektory. W efekcie od początku XXI wieku odwiedzający oglądali malarstwo w zasadzie przy świetle sztucznym, fałszującym kolory. Reflektorów używano bowiem nawet w najbardziej słoneczne dni. Co więcej, nowoczesne, laminowane szyby wytrzymały tylko kilka dekad. Klej łączący ramki rozpuścił się pod wpływem ciepła słońca, gaz obojętny wyciekł. Na oknach i świetlikach pojawiły się zacieki i zamglenia. I jeszcze energochłonny dodatek do tej estetycznej katastrofy: przestrzeń na dachu nigdy nie była izolowana. W efekcie poddasze i świetliki musiały być ogrzewane zimą, aby zapobiec kapaniu kondensatu do wnętrza galerii. Latem konieczne było mechaniczne wentylowanie świetlików, by nie dopuścić do przegrzania galerii.

Remont oświetlenia prowadzono partiami od 2014 roku przez pięć lat. Nad szklanym sufitem galerii zamontowano nowy system ruchomych osłon lamelowych, umożliwiający optymalne wykorzystanie światła dziennego. Czujniki oświetlenia wewnątrz galerii automatycznie włączają i płynnie regulują natężenie światła sztucznego, gdy dzienne już nie wystarcza. Przeszklenia dachu wyposażono w nowe pakiety szyb o znacznie ulepszonych właściwościach ciepłochronnych. Nowe szklane sufity dobrano tak, aby zoptymalizować rozproszenie światła. Wymieniono też uszkodzone okna, a mostki termiczne w ich glifach zatynkowano ciepłochronną wyprawą. Wszystkie te środki miały na celu spełnienie dzisiejszych wymagań w zakresie efektywności energetycznej i doprowadzenie do wymiernego zmniejszenia śladu ekologicznego muzeum. Jednocześnie, po latach, można podziwiać wielką sztukę w lepszym, naturalnym świetle. To stale zmieniające się, naturalne światło sprawia, że obrazy wyglądają na bardziej „żywe". Niesłychanie ambitny program wykorzystania światła założono w projekcie archidiecezjalnego muzeum sztuki Kolumba w Kolonii, które powstało na ruinach gotyckiego kościoła. Po wojennych zniszczeniach odbudowano tu tylko niewielką kaplicę według projektu Gottfrieda Böhma. Późniejsze wykopaliska archeologiczne odsłoniły mury sięgające czasów rzymskich. Nad nimi zrealizowano budynek autorstwa Petera Zumthora, zachowujący i eksponujący wszystkie historyczne pozostałości. Ponad nimi architekt umieścił zróżnicowane w formie sale wystawowe nowego muzeum. Wykorzystano w nim przeróżne sposoby dostarczania światła naturalnego do wnętrz. Część archeologiczną otaczają na przykład ażurowe mury zapewniające tylko niewielką ilość światła. Panujący półmrok wzmaga atmosferę podniosłego obcowania z nasyconym historią stanowiskiem archeologicznym. Sale wystawowe nad ruinami doświetlone są z rzadka rozmieszczonymi, panoramicznymi oknami osłoniętymi jasnymi zasłonami (fot. 5).

Światło buduje tu kontrastowe nastroje, czasem monumentalne, sakralne, a w innych pomieszczeniach niemal domowe. Jeśli ulegniemy zaplanowanej architektonicznej promenadzie, okaże się, że kolekcja prezentowana w muzeum ma drugorzędne znaczenie. Czysta, stworzona z materii i światła architektura oszałamia bardziej niż sztuka. Dużym projektom muzealnym towarzyszą może i większe ambicje projektantów. Dla budowanego obecnie Muzeum Sztuki Nowoczesnej w Warszawie, jego architekt – Thomas Phifer – ukuł ideę polegającą na zebraniu możliwie największej liczby typów pomieszczeń wystawowych, które w efekcie mają stworzyć uniwersalne warunki prezentowania sztuki współczesnej w jej wielkim zróżnicowaniu (il. 6-7). Architekt przygotował kilkadziesiąt projektów różnorodnie oświetlonych sal i przedstawił je w formie schematów, rzutów i przekrojów. Każdy z tych typów znalazł finalnie swoje miejsce w realizowanym projekcie. Galerie ze światłem górnym, górno-bocznym, bocznym, z panoramicznymi widokami na miasto, a także bazujące tylko na sztucznym świetle, znajdą się w nowym muzeum oplecionym świetlistą, betonową fasadą. Specyfikacja jej wykonania określona została niebywale szczegółowo. Zrealizowane już filary parteru oślepiają w słońcu swoją niemal nierealną białością. Nietypowe podejście projektowe charakteryzuje budynek prywatnego muzeum sztuki współczesnej Voorlinden na przedmieściach Hagi (fot. 8-9).

Inwestor poprosił architekta o zebranie w jednym obiekcie najlepszych istniejących rozwiązań muzealnych świata. To karkołomne zadanie w stylu nowego eklektyzmu, mimo wielu zbyt oczywistych inspiracji, sprawdza się przy prezentacji bogatej prywatnej kolekcji. W architekturze budynku znajdziemy niemal bezpośrednie cytaty z Miesa van der Rohe czy Renzo Piano. Proporcje sal wystawowych, ich układ i szklane przekrycia przypominają rozwiązania z siedziby Fundacji Beyeler pod Bazyleą autorstwa Renzo Piano. Trójwarstwowy system muzealnych świetlików dachowych został w ciekawy sposób osłonięty unoszącą się nad nim ażurową konstrukcją. Tę wypełniono metalowymi, perforowanymi panelami. Każdy z nich składa się z rzędów pionowo ustawionych rurek ukształtowanych tak, że ich ścięte pod kątem padania słońca końcówki, cały rok chronią przed bezpośrednią penetracją promieni słonecznych. Ambicje związane z podniosłością sztuki i jej muzealnej prezentacji czasami stają się nieznośne. Ten balon można jednak przekłuć. Museumsquartier w Wiedniu otwarto w 2000 roku. To jeden z największych w Europie kompleksów kulturalnych prezentujących dorobek XX i XXI wieku. Na dwudziestolecie zrealizowano tam beztroski świetlisty pawilon na dachu dostojnego, kamiennego prostopadłościanu Muzeum Leopolda (mieszczącego m. in. zbiór obrazów Egona Schiele). Autorzy całej dzielnicy i nowego pawilonu z pracowni Ortner & Ortner Baukunst przyrównują go do lekkiej ważki (niem. Libelle) unoszącej się ponad muzealnym kompleksem (fot. 10-12). Zaproponowali organiczne połączenie architektury i sztuki, a nie, jak zazwyczaj się przyjmuje, dodawanie elementów sztuki do architektury. Już w fazie koncepcji współpracowali z dwiema artystkami, z których jedna, Brigitte Kowanz, przygotowała koncepcję świecących stalowych kręgów unoszących się nad powierzchnią i krawędziami dachu, a druga, Eva Schlegel, opracowała płynną formę szklanej fasady posadowionego na tarasie pawilonu recepcyjnego. W rezultacie powstała przestrzeń poetycka, lekka, architektoniczna biżuteria, która rozsiewa dobry nastrój i wyróżnia się na tle wzniosłego muzealnego tła.

Nawet wykorzystując najnowsze technologie, nie jesteśmy w stanie przebić Słońca w dostarczaniu światła architekturze. Choć ambitnych prób nie brakuje. Niezwykle silne źródła światła najchętniej kierujemy wprost w niebo. W latach 30. XX wieku architekt Adolfa Hitlera – Albert Speer – podczas partyjnych uroczystości zebrał wszystkie niemieckie reflektory przeciwlotnicze i wymierzył je w górę, niczym świetliste kolumny świątyni o nieskończonej wysokości. Efekt, zwany Katedrą Światła, był piorunujący. Oryginał służył promocji nazizmu, lecz dziś ten niesmaczny kontekst jest pomijany. Setka silnych reflektorów pruje co rok w niebo 11 września, z miejsca, gdzie stały zburzone w atakach terrorystycznych nowojorskie wieżowce (fot. 13-14). Na stulecie niepodległości Polski w 2018 roku też nie pojawił się lepszy pomysł. Kilkadziesiąt reflektorów mierzyło w niebo znad Wisły w Warszawie, tworząc biało-czerwoną narodową, niematerialną katedrę. Te charakterystyczne dla epoki antropocenu popisy starał się rozbroić Henryk Stażewski – wielki polski abstrakcjonista. W 1970 roku we Wrocławiu zaprezentował instalację świetlną pod nazwą Konstrukcja pionowa nieograniczona. Na niebie przecięło się światło z dziewięciu reflektorów w sześciu kolorach tęczy. Powstała sztuka ulotna, poetycka, kojąca barwami powojenne traumy i polityczne konteksty. Dziś w Polsce rozproszona w tęczowe kolory wiązka światła słonecznego budzi chore emocje przywódców politycznych i podążających za nimi całych grup społecznych. Poleciłbym im ich ukojenie w wypełnionym tęczowym światłem kościele pod wezwaniem Marii Restytuty Kafki w niezbyt odległym od granic naszego kraju Brnie (fot. 15-16).