Sklené konštrukcie privádzajú do interiéru prirodzené svetlo. Švajčiarski vedci teraz vytvorili prototyp novej sklenej tehly s tepelnoizolačnými vlastnosťami.
Nasvietený blok zo sklených tehál. Zdroj: EMPA
Vedci zo švajčiarskeho výskumného inštitútu EMPA vytvorili prototyp priesvitných tehál, ktoré umožňujú prenikanie svetla do interiéru a zároveň fungujú ako pevný múr so skvelými tepelnoizolačnými vlastnosťami. Sklené konštrukcie sú v architektúre prínosné pre prirodzené osvetlenie interiérov. Vďaka tomu by sa znížila závislosť od umelého osvetlenia, čo by znamenalo výraznú úsporu energie.
Stena zo sklených tehál. Zdroj: https://plus.empa.ch/images/2023-04-11-Glassbrick-pictures/other/ezgif.com-gif-maker.gif
Podľa autorov štúdie, uverejnenej v Journal of Building Engineering, nároky na budovy stále stúpajú. Týka sa to mikroklímy v interiéroch, energetickej úspornosti budov a dôraz sa kladie aj na pocit celkovej pohody. Rastúce nároky so sebou prinášajú potrebu hľadať nové riešenia.
Pozrite si
Podľa švajčiarskych vedcov bolo cieľom štúdie navrhnúť a charakterizovať nový prvok na výstavbu izolačného a priesvitného obvodového plášťa budov v súlade s troma požiadavkami architekta Vitruvia, ktorými sú trvácnosť, funkcia a vzhľad. Vedci zároveň chcú ponúknuť inovatívne riešenie, ktoré prepája energetickú a priestorovú efektívnosť, a zvýšiť množstvo denného svetla v budovách.
Energetická náročnosť budov
Podľa uverejnenej štúdie budovy celosvetovo spotrebujú približne 40 percent energie, z toho 20 až 60 percent spotrebovanej energie súvisí s dizajnom plášťa budovy. Podľa odhadov bude ešte v roku 2050 na celom svete stáť viac než 50 percent všetkých súčasných stavieb a v členských krajinách OECD je toto číslo ešte vyššie – odhaduje sa na 75 percent a viac.
Okolo 55 percent populácie žije v mestách a toto číslo má do roku 2050 podľa odhadov narásť na 70 až 88 percent. Navyše ľudia trávia viac času v interiéri – podľa autorov štúdie je to viac než 90 percent celkového času.
Prirodzené svetlo zohráva v našich životoch významnú úlohu. Ovplyvňuje uvoľňovanie hormónov, cyklus spánku a bdenia, našu náladu a kognitívne činnosti. Práve v tom by podľa odborníkov mohli pomôcť sklené tehly.
Priesvitné fasády sú dobrou možnosťou, ako kompenzovať nedostatok prirodzeného denného svetla a umožniť ľuďom prístup k nemu bez toho, aby museli opustiť interiér.
Všestranné využitie
Odborníci navrhujú využitie týchto tehál napríklad v knižniciach, galériách, múzeách, kanceláriách a obytných budovách. Podali si patentovú prihlášku a momentálne hľadajú partnerov v oblasti priemyslu.
Vizualizácia interiéru so sklenou stenou, ktorá prepúšťa svetlo. Zdroj: EMPA
Vynikajúce izolačné vlastnosti
Až doteraz neexistovali materiály pripomínajúce tehly, ktoré by súčasne ponúkali nosné vlastnosti aj účinnú izoláciu. Švajčiarskym vedcom z inštitútu EMPA sa podarilo vytvoriť presvitnú sklenú tehlu s využitím aerogélu, ktorá má obe kľúčové vlastnosti. Aerogély sa vyrábajú odstránením vlhkosti z gélu pri zachovaní pôvodnej štruktúry. Vzniká tak materiál s vynikajúcou izolačnou schopnosťou.
Priesvitné tehly
Aby bolo možné tieto výhody naplno využiť, sklené prvky by mali tvoriť celé steny, ktoré by poskytovali dobrú tepelnú izoláciu a odolali zaťaženiu. Materiál s kombináciou týchto vlastností zatiaľ na trhu chýba.
Sklené tehly. Zdroj: Journal of Building Engineering
Vedecký tím vyvinul unikátny modulárny prvok na báze plaveného skla a granúl kremičitého aerogélu. Sklené tehly plnené polopriehľadnými aerogélovými granulami umožňujú stavbu atraktívnych a konštrukčne pevných fasádnych prvkov, ktoré privádzajú do vnútorného priestoru značné množstvo denného svetla. Vďaka vynikajúcej tepelnej izolácii môžu znížiť náklady na kúrenie bez toho, aby sa na múr naniesla ďalšia izolačná vrstva.
(a) Zloženie aerogélovej sklenej tehly (pohľad zhora nadol) – priesvitné granuly kremičitého aerogélu, liate epoxidové dištančné vložky, sklené tabule a tenké epoxidové tesnenie. (b) Materiálové zloženie a geometria. (c) Vnútorná štruktúra sklenej tehly – sklené tabule s epoxidovými dištančnými vložkami. Rozmery aerogélovej sklenej tehly sú 500 mm × 136 mm × 84 mm. Zdroj: Journal of Building Engineering
Základom je aerogél
Kremičité aerogély sú tepelnoizolačné materiály, ktoré v posledných 10 až 15 rokoch nachádzajú čoraz väčšie uplatnenie v stavebníctve. Kým najbežnejšími typmi materiálov sú nepriehľadné izolačné dosky a omietky, vo svojej monolitickej forme môže byť kremičitý aerogél takmer priehľadný, čo umožňuje vytvoriť priesvitný izolačný stavebný systém.
Test 3D simuláciou
Vedci otestovali tepelné aj mechanické vlastnosti 3D simuláciou prenosu tepla tehlou. Zistili, že sklená tehla má tepelnú vodivosť 53 mW/m.K a pevnosť proti tlaku takmer 45 MPa. Tým sa stáva tehlou s najväčším izolačným výkonom dostupným na trhu. K tomu sa ešte pridáva fakt, že prepúšťa svetlo. Analýza nákladov na materiál ukazuje, že izolačná sklená tehla môže byť konkurencieschopná medzi súčasnými riešeniami.
Zdroj: ScienceDirect, Empa, StudyFinds, žive
