Szklane domy nowej generacji

Architekci często podchodzą do szkła czysto pragmatycznie. Pomieszczenia w budynkach z reguły wymagają dostępu naturalnego światła. Przy mniejszych kubaturach wystarczające będą okna, lecz gdy w grę wchodzą pomieszczenia o głębokim trakcie, hale czy budynki przemysłowe, osiągnięcie kilkunastu procent powierzchni przeszklonych w stosunku do oświetlanej powierzchni bywa problemem. Czasem nie wystarczą na to i całkowicie przeszklone ściany. O nich lubimy idealistycznie myśleć jak o delikatnych membranach, za którymi rysuje się obraz wnętrza. Zwiększające się co kilka lat wymagania w zakresie ochrony cieplnej budynków sprawiają, że przemysł budowlany produkuje coraz grubsze pakiety szkła izolacyjnego z coraz wymyślniejszymi powłokami chroniącymi przed utratą ciepła i przegrzewaniem. Szklane fasady, choć efektywne inżynieryjnie, łatwo zamieniają się w ciemne, szare, pozbawione wyrazu płaszczyzny. Oprócz wymogu izolacyjności, przeszkleniom stawia się też warunek zapewnienia bezpieczeństwa. Projektując terminal pasażerski lotniska Lublin w 2012 roku, zmierzyliśmy się z problemem płyty postojowej dla samolotów usytuowanej bezpośrednio przed szklaną ścianą hali odlotów. Fasadę z widokiem na parkujące statki powietrzne i pole wzlotów musieliśmy zabezpieczyć przed przypadkowym odpaleniem ciągu silników zatrzymującego się na wprost niej odrzutowca. Oprócz zestawu składającego się z kombinacji szyb hartowanych i klejonych bezpiecznych, główna konstrukcja wsporcza wykonana została z wytrzymałych profili stalowych. Bezpośrednio do niej przykręcaliśmy systemowe ramki konstrukcji aluminiowej. Rozbudowując terminal w 2019 roku, chcieliśmy powtórzyć to rozwiązanie. Okazało się, że konstrukcję trzeba wzmocnić. Podniesione wymagania izolacyjności cieplnej sprawiły, że zaprojektowane przez nas szyby o powierzchni przekraczającej 8 m² każda są dużo cięższe niż przed kilkoma laty.

Szkło potrafi też chronić przed pożarem. Bardzo restrykcyjne polskie przepisy przeciwpożarowe wymagają szerokiego zastosowania przeszkleń przeciwpożarowych, zwłaszcza w zwartej śródmiejskiej zabudowie. W naszym ukończonym w zeszłym roku projekcie zabudowy dziedzińca Muzeum Warszawy na Rynku Starego Miasta ze względu na otaczające jego przestrzeń okna sąsiednich budynków większość ścian i przekrycie musieliśmy zaprojektować jako konstrukcje o odporności ogniowej 60 minut. Aby sprostać współczesnym wymogom izolacyjności cieplnej dla całoszklanej ściany zastosowaliśmy pakiety dwukomorowe. Łączna grubość takiego zestawu wyniosła 80 mm. Jako konstrukcję wsporczą zaprojektowaliśmy stalowe elementy z blachownic spawanych. By wydawały się smuklejsze, przewidzieliśmy podwieszanie ich jako cięgien do konstrukcji dachu. Wydaje się, że w celu zachowania wrażenia lekkości, przejrzystości i dematerializacji fasad należy uciekać projektowo od jednoczesnego spełniania wszystkich współczesnych wymogów. Poniżej kilka inspirujących rozwiązań, które obejrzałem w ostatnich latach. W centrum Brukseli Unia Europejska przekształciła budynek z lat 30. XX wieku, aby pomieścić w nim Dom Europejskiej Historii.

W kontraście do kamiennych fasad w stylu art déco, całoszklana, dwukondygnacyjna nadbudowa jest jak najlżejsza. Wysokie miejscami na 11 m bryty pojedynczego szkła osłaniają dwumetrowej głębokości werandy, za którymi majaczy właściwa, w większości nieprzezroczysta fasada, za którą kryją się przestrzenie wystawowe. Bryty składają się z dwóch 10-milimetrowej grubości sklejonych folią tafli hartowanych z sitodrukiem w paski, zmniejszającym nagrzewanie przestrzeni wewnętrznych. Kolor sitodruku dobrano pod kolor kamiennej fasady starego budynku. Wysoka na 14 m konstrukcja werandy opiera się na szklanych słupkach i belkach sklejonych z cieńszych tafli w pakiety o grubości 80 mm. Cała struktura wydaje się tak delikatna jakby była posklejana. Tymczasem poszczególne elementy szklane są oklejone i okute niemal niewidocznymi, jubilerskimi przy tej skali budynku, profilami ze stali nierdzewnej. Kompozycja muzeum miejskiego w Antwerpii opiera się na pomyśle wznoszącej się wzwyż spirali, łączącej poziomy sal wystawowych. Podróż w górę kolejnymi schodami ruchomymi, wzdłuż falujących szklanych ścian, pozwala podziwiać panoramę miasta, wielkiego portu i rzeki Skaldy. Szklana kurtyna zmiękcza monolityczny wyraz architektury. Składa się z zestawionych ze sobą pojedynczych tafli szkła hartowanego wygiętego esowato na głębokość 60 cm. Poszczególne gięte szklane elementy są wysokie na 5,5 m i szerokie na 1,8 m. Wygięcie nadaje każdej tafli taką stabilność, że w najprostszy sposób stoją one swobodnie na stropach budynku bez żadnych dodatkowych stężeń. Zamówienie pojedynczej, giętej w jednej płaszczyźnie szyby nawet w dużym, budowlanym formacie nie jest zbyt trudne. Gięcie pojedynczego szkła w dwóch płaszczyznach, sklejanie i przyciemnianie ceramicznymi sitodrukami opanował przed dziesięcioleciami przemysł motoryzacyjny.

Wyzwaniem, z którym mierzymy się obecnie, jest gięcie dużych formatów zestawów szklenia izolacyjnego, gdzie poszczególne warstwy szkła trzeba łączyć za pomocą szczelnych ramek, a przestrzenie pomiędzy nimi wypełniać obojętnymi gazami. Szeroką gamę pomysłów na kształtowanie fasad szklanych w XXI wieku można podziwiać na budynku Elbphilharmonie w Hamburgu. Architekci jako jako bazę wykorzystali olbrzymi, obłożony cegłą magazyn, zajmujący eksponowane miejsce na szczycie portowego pirsu. W kontraście do ciężkiej podstawy, przerastająca ją dwukrotnie wysokością nowa bryła ma całkowicie szklaną powierzchnię. Za jednolitą fasadą kryją się zróżnicowane funkcje: hole sali koncertowej, biura, pokoje hotelowe, apartamenty. Dobór szkła musiał być odpowiedni dla wszystkich tych funkcji oraz dopasowany do kierunków świata. Dodatkowo należało rozwiązać problem otwierania okien, klap napowietrzających oddymiane przestrzenie holi oraz loggii niezbędnych w części apartamentowej. Użyto jednolitego szkła z powłokami odblaskowymi pyrolitycznymi, w modularnym rozstawie 2,5 m. Konieczne otwory uzyskano poprzez kształtowanie powierzchni szklanych dwukrzywiznowych. Naprzemienne wypchnięcie bądź wklęśnięcie pionowej krawędzi nieotwieranego zestawu szklanego jednokomorowego pozwala na tak powstałej krawędzi prostopadłej do fasady umieścić aluminiową ramę z elementem otwieranym. Wyzwaniem technologicznym było zachowanie wyśrubowanych tolerancji wymiarowych podczas termicznej obróbki brytów. W zależności od stron świata i przeznaczenia pomieszczeń na formatki naniesiono ciemny – bazaltowy, bądź lustrzany - chromowy sitodruk ograniczający przegrzewanie. Sitodruk chromowy działa dodatkowo jako odbłyśnik radarowy. Wzdłuż budynku pływają bowiem olbrzymie promy i kontenerowce. Wyszukane rozwiązania inżynieryjne, także te fasadowe, stały na granicy możliwości technicznych. Podstawowy kosztorys inwestorski z 2005 roku wynosił niecałe 200 mln euro. Gdy, po niemal dekadzie budowy, w 2017 roku obiekt ukończono kwota realizacji przekroczyła 860 mln euro. Roczny koszt utrzymania w czystości szklanych fasad (wypukłe i wklęsłe panele łatwo chwytają brud, który po deszczach zmienia się w smugi) wynosi ponad 50 tys. euro.

Szkło nie musi być przezierne, aby fascynować. Lodowce były inspiracją dla płynnych rzeźbiarskich form zadaszeń przystanków kolejki linowej prowadzącej do położonej ponad centrum Innsbrucka dzielnicy Hungerburg. Projektanci dążyli do uzyskania wielokrzywiznowej, płynnej, połyskliwej powierzchni z możliwie najbardziej ukrytymi mocowaniami i zatartymi podziałami. Poszczególne elementy wykonano z giętego szkła flotacyjnego o grubości 12 mm z naniesioną od wewnątrz warstwą białej żywicy poliuretanowej, która daje efekt mlecznej szyby oraz działa niczym wzmacniająca folia w klejonym szkle bezpiecznym. Szkło jest tu równocześnie dachem, ścianami i sufitem podwieszanym. Optymalizacja systemu zamocowań doprowadziła do adaptacji metody powszechnie stosowanej w okładzinach szklanych we wnętrzach. Do krawędzi stalowej konstrukcji zamocowano plastikowe nakładki kompensujące ruchy termiczne pomiędzy stalą i szkłem. Dokręcono do nich paski blachy nierdzewnej szerokie na 10 cm, gięte do kształtu okładziny. Poszczególne sekcje szkła zostały naklejone na paski blachy, a szczeliny pomiędzy płytami zafugowane silikonem jak w systemach fasadowych. To jeden z pierwszych w Europie projektów, w którym rzeźbiarska, trójwymiarowa forma wygenerowana w programie komputerowym, posłużyła jako cyfrowy model do produkcji niepowtarzalnych szklanych formatek. Skomplikowane, geometryczne kształty, idealnie wykrojone z komputerowego modelu, nie wychodziły tak idealne z pieca. Dokonując szczegółowych oględzin, można dostrzec, że nie wszędzie pozaginane szklane płaszczyzny dokładnie do siebie pasują. Podobne założenia ideowe jak projektanci kolejki w Innsbrucku mieli twórcy narciarskiej kolei gondolowej na lodowiec w Alpach Sztubajskich. Na betonowej ciemnej bazie wznosi się tu szklana obudowa technicznej instalacji kolei linowej. Do budowy ścian użyto uczciwego, przemysłowego materiału: szklanych dyli. To wydłużone kształtki o przekroju ceownika, z których składać można w prosty sposób przepuszczające światło ściany budynków. Zazwyczaj dyle mają naturalne szaro-zielonkawe zabarwienie. W luksusowej wersji można je wyprodukować ze szkła odżelazionego, białego, przepuszczającego więcej światła. Tu biała obudowa mieni się dodatkowo mozaiką z elementów przeziernych i mlecznych, sugerujących, że na górnej stacji czeka podróżnego spotkanie z lodowcem.

Czasem zdarza się, że budynki przemysłowe zamieniają się w ambitne dzieła architektury. Kompleks fabryki mebli Vitra na pograniczu niemiecko-szwajcarskim to prawdziwe muzeum architektury na świeżym powietrzu. Niemal wszystkie budynki zostały zaprojektowane przez laureatów nagrody Pritzkera. Hala montażu i ekspedycji ma nietypowy kształt owalu i jest to najbardziej chroniona część fabryki. Ściany zewnętrzne wykonano z monolitycznego betonu. Aby nadać fasadom lekkości i jednocześnie przekazać ideę ukrycia przemysłowych tajemnic, architekci zasugerowali falujący kształt zasłon. Betonowe ściany oblekli wysokimi na 12 m płytami z falistego szkła akrylowego, czyli pleksiglasu. Nie jest to jednak typowa powtarzalna inżyniersko fala, jak w wielu wyrobach budowlanych. Przekrój odkrywa kapryśną, czasem nerwową, a czasem bardziej leniwą, odręczną sinusoidę. Pochodne szkła mogą też estetycznie przywoływać nastrój, niemal powagę architektury kamiennej. Rozbudowa Muzeum Folkwang w Essen przyciąga uwagę zielonoszarymi, lekko opalizującymi płytami okładzinowymi fasad. Z dystansu wydają się kamienne, lecz formatki o niemal 3-metrowej długości trudno wyobrazić sobie jako pojedynczą naturalną płytę. Opukiwanie i dotyk zdradzają, że są to płyty szklane. Wykonano je z recyklingowanego materiału szklanego. Zastosowano tu technologie szkła ceramicznego, które na co dzień znamy użytkując blaty kuchenek elektrycznych. Płyty stanowią więc tworzywo szklano-ceramiczne, łącząc właściwości szkła i bardziej tradycyjnej ceramiki krystalicznej. Zamocowano je niemal jak w tradycyjnym systemie ściany kurtynowej, na pionowych łączach zastosowano nawet klipsy dociskow,e oklejone pasami szklano-ceramicznego materiału. Jedną ze sprzeczności generowanych przez szklane fasady jest fakt, że ich przezierność często powoduje konieczność osłaniania żaluzjami przed słońcem.

Dziś nauczyliśmy się wykorzystywać energię słoneczną, a technologia laminowania pozwala na ukrycie w szkle elementów fotowoltaicznych. Takie rozwiązania wykorzystano na dużą skalę przy budowie nowej dzielnicy Trydentu nazwanej Le Albere. Wszystkie budynki wyposażono tu w obrócone ku słońcu specjalne dachy z panelami fotowoltaicznymi, a przed fasadami obiektów biurowych zainstalowano na drewnianej konstrukcji wsporczej systemy szklanych żaluzji z ogniwami fotowoltaicznymi. Psychologicznie z pewną rezerwą odnosimy się do stąpania po szklanych powierzchniach. Szkło kojarzymy z kruchością i niezbyt dużą odpornością na punktowe obciążenia. Stąd silne doznania, jakie budzą szklane kładki nad przepaściami. Tymczasem prawdziwym kłopotem jest kwestia antypoślizgowości szkła w zmiennych warunkach atmosferycznych. Wilgoć potrafi je zamienić niemal w lodowisko. Ciężki test użytkowy przechodzi od dekady wenecki szklany most nad Canal Grande – Ponte della Constituzione. Położony między stacją kolejową, a terminalem promowym i głównym węzłem przesiadkowym, usytuowanym przy wjeździe do Wenecji, jest dosłownie zadeptywany przez nadmiar użytkowników. Most jest eleganckim stalowym łukiem z nawierzchnią ukształtowaną w formie stopni, które w środku jego rozpiętości przechodzą w lekko nachylone płaszczyzny. Nawierzchnia wykonana jest z wąskich szklanych płyt wbudowanych pomiędzy kamienną podstopnicę i policzki. Środkowy pas posadzki powstał z kamienia. Za to balustrady są całoszklane, aby nic nie przesłaniało widoków na miasto. Zwieńczono je szerokimi pochwytami z brązu. Most miał wszelkie szanse stać się wenecką ikoną architektury. Nie obeszło się jednak bez problemów, a jednym z nich była szklana posadzka. Formatki są wykonane z mlecznej szyby, ale stąpa się po nich całkiem inaczej niż po kamiennych stopniach. Te zamieniają się w środkowej części kładki w wąski pasek na szerokość dwóch osób. Na szkle odcień wody zlewa się poetycko z odcieniem szkła, a przechodnie stają się niepewni: ślizgają się na szkle, dochodzi do upadków. Władze miejskie przez dłuższy czas wzbraniały się przed interwencją, lecz ostatnio zapowiedziały wymianę szklanych płyt usytuowanych na spocznikach schodów na kamienne płyty. Znacznie mniej ryzykowne jest stosowanie posadzek szklanych we wnętrzach budynków. Tu dla optymalizacji grubości szkła szuka się zbliżonych do kwadratu proporcji płyt.

Ciekawe zastosowanie takiej posadzki odnajdujemy niedaleko szklanego weneckiego mostu, przy jednej z kolejnych przepraw przez Canal Grande – Rialto. Tuż obok przyczółka tego mostu stoi okazały historyczny gmach Fondaco dei Tedeschi. Został on w ostatnich latach przebudowany na luksusowy dom handlowy. Nowe windy i schody ruchome ułatwiają poruszanie się między piętrami. Dziedziniec budynku przekryty był od stulecia szklanym świetlikiem. Pod konstrukcją podwieszony był płaski, szklany, mleczny sufit. Jedną z idei projektu przebudowy stała się zamiana tej technicznie niedostępnej dla użytkowników przestrzeni w uniwersalną salę do organizacji różnego rodzaju wydarzeń. Budowa nowego pomieszczenia pod historycznym świetlikiem nie mogła odciąć dostępu światła do czterokondygnacyjnej wysokości arkadowego dziedzińca. Rozwiązaniem było zastosowanie szklanej podłogi. Dziedziniec na wysokości gzymsu został nakryty pomalowanym na biało rusztem ze stalowych dwuteowników. W kwadratowe pola pomiędzy główkami stalowej konstrukcji wstawiono szklane mleczne płyty. Historyczną konstrukcję świetlika odnowiono. Jego przeszklenia wyposażono w zacieniające rolety. Przez dwie warstwy szklenia: dachu i posadzki do dziedzińca nadal dociera łagodnie rozproszone światło. Jednak wymagania dotyczące bardzo silnego oświetlania przestrzeni współczesnego handlu sprawiły, że we wnętrzu dziedzińca operatorzy domu towarowego podwiesili kilka dodatkowych ramp oświetleniowych. Szkło pokrywające dachy nie zawsze musi przyjmować formy świetlików. Ze względu na całkowitą nieprzepuszczalność dla wody można je układać jak dachówkę. Współczesny przykład to zadaszenie nad układem historycznych placów w centrum Gandawy. W pierwszej połowie XX wieku usunięto znajdującą się między nimi zabudowę. Podczas kolejnej modernizacji postanowiono zrealizować otwartą, zadaszoną halę targową, luźno nawiązującą do gabarytów istniejącej tu niegdyś historycznej tkanki. Hala stoi pomiędzy imponującymi gotyckimi kościołami. Uwagę zwraca jej stromy dach zakończony podwójnymi szczytami. Pokrywają go kwadratowe płyty szkła hartowanego z delikatnym białym nadrukiem. Stalowe łapki podtrzymują kolejne płyty w formie szklanej łuski. Ta okładzina pokrywa też zewnętrzne ściany hali. Szkło układane jest na drewnianym deskowaniu, deskami obite są także podniebienia dachu we wnętrzu hali. Gęsta sieć niewielkich niczym otwory strzelnicze przebić w drewnianych okładzinach łączy wnętrze z zewnętrzem. Jeśli istnieją przezroczyste formy dachówki, czy można też spróbować stworzyć przezroczystą cegłę? Okazje do eksperymentów dał projekt przebudowy niewielkiej kamienicy w Amsterdamie. Projektanci zwrócili uwagę, że witryny sklepowe „kanibalizują” historyczną architekturę, bezlitośnie zamieniając partery oraz piętra w szklane gabloty. Z oryginalnych fasad domów zostają ułomki. Przebudowując jeden z takich obiektów i widząc konieczność uzyskania maksymalnej przejrzystości pomiędzy ulicą i wnętrzem sklepu, postanowili uszanować detale modernizowanej fasady. Odtworzyli je w przezroczystej, wykonanej ze szkła cegle. Powstała samonośna ściana ze szklanych pełnych bloczków o wysokości dwu kondygnacji. W górnej części, ponad nadprożami okien piętra, jest poprzetykana prawdziwymi fragmentami ceglanymi, aby na ostatniej kondygnacji stać się w pełni ceglaną tradycyjną fasadą. Realizacja pomysłu wymagała stworzenia całkowicie nowej technologii. Bloki szkła w formie cegieł odlewano w formach, a zamiast zaprawy stosowano przezroczyste kleje. Odlano też szklane nadproża okien i drzwi, które wspierają kolejne warstwy szklanych cegieł. Realizacja była eksperymentalna, liczono się nawet z porażką. Pojawiające się problemy techniczne (niektóre bloczki zaczęły się kruszyć) rozwiązano przy okazji zmiany najemcy, wymieniając i wzmacniając najbardziej obciążone elementy. Projektanci zwrócili nawet uwagę, że taki rodzaj konstrukcji jest w pełni recyklingowalny. Skruszone elementy przetapia się ponownie. Innowacyjne technologie szkła budowlanego możemy też zastosować korzystając z produktów krajowego przemysłu. Polscy producenci systemów fotowoltaicznych rozwijają pomysły całych systemów fasad szklanych z zalaminowanymi ogniwami słonecznymi. Opracowano nawet system fasad strukturalnych, całkowicie płaskich, z oprzyrządowaniem elektrycznym starannie poukrywanym wewnątrz słupków konstrukcji. We wspomnianym już włoskim Trydencie elektryczne kable (być może na pokaz) zwieszały się z każdej wyposażonej w instalację fotowoltaiczną żaluzji. Mijając zaś Centrum Sportowo Rehabilitacyjne Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, nie domyślimy się, że cała skierowana na południe szklana ściana hali sportowej to mała, produkująca prąd elektrownia. Owszem, mogą zwrócić uwagę nieco ciemniejszy kolor szyb i delikatnie prześwitujący raster, ale łatwo zrzucić to na karb południowej orientacji i zwyczajowej ochrony przed przegrzewaniem za pomocą nadruków i przyciemnianych szyb. Światowy rynek produkcji szkła budowlanego to głównie kilka globalnych korporacji. Ich huty znajdują się w wielu państwach, w tym i w Polsce. Koncentrują się na lokalnym odbiorcy, gdyż w handlu szkłem budowlanym dużym problemem jest transport, który odbywa się specjalnie przystosowanymi naczepami. Szkło ma też swoje ograniczenia produkcyjne. Technologia float pozwala na produkcję nawet bardzo długich, idealnie płaskich elementów, gdyż odbywa się wzdłuż taśmy. Podstawowym ograniczeniem jest szerokość pieca hutniczego. Jeśli projektujemy elementy o szerokościach przekraczających 2,5 m, musimy liczyć się z tym, że ich w cenie będzie zawierał się koszt transportu z zakładu położonego na zachód od Polski. Produkcja wyrobów rzemieślniczych, spełniających niemal wszelkie nieograniczone oczekiwania architektów, koncentruje się od lat we Włoszech.

Szkło dla co najmniej trzech przytoczonych powyżej przykładów (muzea w Antwerpii i Brukseli oraz filharmonia w Hamburgu) przygotowano w jednym włoskim zakładzie. Nie warto więc za bardzo ograniczać projektowej fantazji. Ostatni przykład to odnowione Muzeum Czartoryskich w Krakowie. Zespół zabytkowych kamienic, rozlokowanych wokół wewnętrznego dziedzińca, dostosowano do współczesnych wymogów muzealnych. Dziedziniec, po przekryciu wyszukanym szklanym świetlikiem, pełni funkcję głównego muzealnego holu. Dla prawidłowej organizacji zwiedzania przeciwległe skrzydła należało połączyć kładką. Ma ona ma całkowicie szklaną balustradę, pozbawioną nawet pochwytów. Długość klejonej z dwóch warstw szkła hartowanego o grubości 12 mm, wykonanej z jednego elementu balustrady wynosi ponad 8 m. Wyrób podjął się wykonać zakład aż z Hiszpanii. Znaczącą częścią kosztów było ubezpieczenie transportu na odległość przekraczającą dwa tysiące kilometrów.

Betonowe ściany hali montażu mebli Vitra obłożono wysokimi na 12 m płytami z falistego szkła akrylowego, czyli pleksiglasu

Architekci z biura MVRDV odtworzyli detale przebudowywanej fasady kamienicy w Amsterdamie w przezroczystej, wykonanej ze szkła cegle. Powstała samonośna ściana ze szklanych pełnych bloczków o wysokości dwu kondygnacji