PREFABRICIRANI FASADNI SISTEM QBISS AIR – INOVACIJA V ARHITEKTURI•Ljudmila Koprivec PREFABRICIRANI FASADNI SISTEM QBISS AIR – INOVACIJA V ARHITEKTURI PREFABRICATED FACADE SYSTEM QBISS AIR – AN INNOVATION IN THE ARCHITECTURE dr. Ljudmila Koprivec, univ. dipl. inž. arh. Trimo, inženiring in proizvodnja montažnih objektov, d. d. Prijateljeva cesta 12, 8210 Trebnje, Slovenija ljudmila.koprivec@trimo.si Strokovni članek UDK: 692.23:72.001.76 Povzetek l Prefabricirani fasadni sistemi omogočajo natančno izdelavo kompo­nent v kontroliranem okolju, povečujejo trajnost končnega izdelka in pospešujejo hitrost gradnje. V članku je predstavljen fasadni sistem Qbiss Air, ki se uvršča med inovacije v arhitekturi. Učinkovitost posameznih slojev zagotavlja toplotno in zvočno izolativnost, trdnost ter požarno odpornost lahkega, obešenega fasadnega sistema strukturnega videza, ki z minimalno debelino ponuja uporabniku kakovostno bivalno ugodje. Ključne besede: fasadni ovoj, prefabrikacija, plinsko polnjeni paneli, inovacija, arhitektura Summary l Prefabricated facade systems enable a precise production of their components in the controlled environment, increase durability of the final products, and fasten the whole building process. In the paper, the innovative façade system Qbiss Air is presented. The extra thin product ensures good thermal and acoustic insulation, strength and fire resistance characteristics of the structural curtain wall system, and offers quality and comfortable environment. Key words: building envelope, prefabrication, gas filled panels, innovation, architecture 1•UVOD Prefabrikacija arhitekturnih elementov je pri-sotna skozi celotno zgodovino arhitekture. Tehnologija gradnje in stopnja prefabrikacije sta se razvijali v sovisnosti z razvojem teh­nologij in materialov kot tudi z načinom življenja ljudi. Glede na arheološka izhodišča so prva lahka, prefabricirana bivališča iz naravnih gradiv izdelovali nomadi [Staib, 2008]. S potrebo po gradnji stalnih bivališč in razvojem tehnologije pa se je razvila prefabrikacija opečnih, kamnitih in lesenih gradbenih elementov, ki so se uporabljali in izpopolnjevali v vseh arhitekturnih obdobjih, vse do začetka industrijske revolucije v 19. stoletju, ko se je začela izdelava železnih, steklenih in betonskih prefabriciranih ele­mentov. Danes se izdelujejo prefabricirani elementi, ki so podprti s tehnologijo CAD/CAM ter omogočajo precizno izdelavo v kon­troliranem okolju, povečujejo trajnost elemen­tov in pospešujejo hitrost gradnje. Moderni prefabricirani fasadni sistemi se lahko izde­lujejo iz različnih elementov: kovinskih, stek­lenih, betonskih, lesenih, opečnih, polimernih in kamnitih. V zgradbi lahko prevzemajo nosilno vlogo (na primer montažni betonski elementi) ali pa so samonosni (obešeni fasadni elementi). Čeprav je uporaba novih tehnologij omogočila izdelavo raznolikih ob­lik prefabriciranih fasadnih elementov [Schit­tich, 2012], se zaradi izredne modularnosti in ekonomike gradnje večinoma uporabljajo v fasadnem ovoju enostavnih geometrijskih oblik [Staib, 2008]. V nadaljevanju je predstavljen obešen fasadni sistem Qbiss Air podjetja Trimo, d. d., ki se zaradi izbranih materialov in nove tehnolo-gije izdelave elementov uvršča med inovacije [Kralj, 2011] v arhitekturi [Trimo, 2012]. Obešeni fasadni sistemi se v grobem delijo na dva tipa: 1. Fasadni sistemi, pri katerih se posamezne komponente, kot so podkonstrukcija, za­steklitveni elementi, polnila in dodatni ele-menti, kot so tesnila, pokrivne letvice itd., sestavljajo na gradbišču. 2. Fasadni sistemi, pri katerih so posamezne komponente v večini izdelane v proizvodnji. Prefabriciran fasadni sistem Qbiss Air je zasnovan kot elementna fasada in zaradi svoje sestave spada v kategorijo enojnih, neprezračevanih fasadnih sistemov z visoko stopnjo prefabrikacije (slika 1). Posamezne komponente fasadnega sistema, kot so podkonstrukcija, plinsko polnjeni pa-neli [Žnidaršič, 2010], zasteklitveni elementi, vertikalna tesnila in obešala, so pod strogo kontroliranimi pogoji sestavljene v proizvodnji [Trimo, 2012]. 2.1 Tipi prefabriciranih elementov Fasadni sistem Qbiss Air sestavljata dva tipa elementov: 1) element Qbiss Air in 2) ele­ment Qbiss Air z integriranimi zasteklitvenimi elementi. 1) Element Qbiss Air Element Qbiss Air predstavlja zaradi svo­jega koncepta, izbora materialov, sestave posameznih slojev in tehnologije izdelave inovacijo pri fasadnem ovoju [Trimo, 2012]. Element Qbiss Air sestavljajo zunanja steklena emajlirana plošča ali visokotlačni laminat, izo-lacijsko jedro, polnjeno s plinom, in notranja mavčno-vlaknena plošča [Žnidaršič, 2011]. Posamezni sloji se s tehnologijo lepljenja in s posebej za ta namen razvito robotizirano teh­nologijo serijsko proizvajajo v obliki panelov. Ti se najprej v celoti zalijejo s polisulfidom, nato pa se vanje vtisne podkonstrukcija, ses­tavljena iz poliamida, ojačenega s steklenimi vlakni z integrirano jekleno cevjo. Ta vertikalno postavljena ojačitev elementa tudi preprečuje toplotne izgube fasadnega sistema. V jek­leno cev se pritrdijo obešala, ki omogočajo enostavno montažo elementa Qbiss Air na nosilno konstrukcijo zgradbe (slika 2). 1a) Stopnja prefabrikacije V proizvodnji so na element nameščena notranja (05) in zunanja vertikalna tesnila (06). Na montaži pa se vstavijo horizon­talna tesnila (01). V rege med elemente se vbrizga samougasljiva izolacijska pena (04), ki jo prekrije parna zapora (07). Notranjost se zaključi z dodatno mavčno kartonsko ploščo (02) in končnim opleskom (sliki 3a, 3b). V primeru potrebe po dodatni izolaciji ali za-hteve po inštalacijskih vodih v zunanji steni se notranjost zaključi z vgradnjo dodatne podkon­strukcije in toplotne izolacije (mineralna volna) in dvema mavčnokartonskima ploščama po principih lahke gradnje z mavčnokartonskimi ploščami. 1b) Tehnične lastnosti Fasadni sistem Qbiss Air ima dobre toplotnoizo-lacijske zvočne in požarne lastnosti pri skupni debelini 133 mm [Japelj-Fir, 2012]. Maksimalne dimenzije elementa so širina 1250 mm in dolžina 4000 mm (preglednica 1). 2) Element Qbiss Air z zasteklitvenimi 2) elementi Integrirana podkonstrukcija pri elementih Qbiss Air z vstavljenimi zasteklitvenimi ele-menti je sestavljena iz vertikalnih in horizon­talnih aluminijastih profilov. Ti so oblikovani tako, da ponovijo obliko vertikalnih polimernih letev elementa Qbiss Air in tako omogočajo sistemsko enotnost fasadnih elementov. V aluminijaste profile se lahko v proizvodnji ali pa na gradbišču vstavijo različni zasteklitveni elementi: strukturne zasteklitve (slika 4), za­steklitve s skritim krilom (slika 5) in zasteklitve z vidnimi aluminijastimi profili. 2.2 Vizualno sporočilo fasadnega sistema 2.2 Qbiss Air Fasadni sistem Qbiss Air s posebej obliko­vanimi vertikalnimi in horizontalnimi tesnili (širine 20 mm), s poglobljeno fugo in fino brušenimi robovi stekla zagotavlja strukturni videz fasade (slika 6). Vizualna spremenljivost fasadne površine se lahko doseže z dodatnimi obdelavami steklene plošče (poljubna barva emajlirane površine, sitotisk, digitalni tisk, lami-nirana barvna stekla, stekla z integriranimi LED-diodami, PV-stekla, itd.) ter s široko paleto barv, vzorcev in imitacij naravnih materialov visokotlačnega laminata. 2.3 Postopek montaže Na nosilno konstrukcijo zgradbe se pritrdijo pritrjevalne plošče (slika 7a), na katere se obesijo prefabricirani elementi sistema Qbiss Air (slika 7b). Sledita montaža horizontalnih tesnil in zapolnitev notranjih spojev med ele-menti s protipožarno peno. Celotni sistem se v interjerju zaključuje z dodatno notranjo mavčno ploščo, ki se lahko pritrdi neposredno na element ali pa na dodatno podkonstruk­cijo. Na gradbišču se montirajo tudi vsi do­datni elementi (zaključek temeljne grede, kape atike). 3.1 Vrtec Mavrica Vrtec Mavrica arhitekta Aleša Prinčiča je eden večjih vrtcev v Sloveniji. Funkcionalno je razdeljen na 14 oddelkov, upravni del in skupne prostore, kot so telovadnica, jedilnica in večnamenski prostori. Iz vseh oddelkov je omogočen dostop na zunanje zelene površine. Na približno 2700 m2 tlorisne površine je pro-stora za 300 otrok, ki imajo poleg sodobnih igralnic na voljo velike in svetle skupne pro-store za druženje in igro. Glede na letno potrebno toploto za ogrevanje na enoto uporabne površine zgradbe je vrtec Mavrica uvrščen v razred B2, s porabo en­ergije med 25 in 35 kWh/m2/leto. Z vgradnjo dodatne izolacije in trislojnimi zasteklitvami se precej zviša energijska učinkovitost. Poleg elementov Qbiss Air je vgrajena dodatna izolacija iz mineralne volne debeline 10 cm dodatno izboljšala toplotno izolativnost stene (U = 0,16 W/m2K). Debelina stene pa je kljub vgradnji dodatne izolacije ostala razmeroma majhna: d = 250 mm. Poleg visokoizolativ-nega fasadnega ovoja so k nizkoenergijskim vrednostim pripomogli tudi kotel na biomaso za ogrevanje ter prezračevalni in hladilni sis­tem. Dodana vrednost je dosežena z oblikovno dovršenostjo fasadnega sistema Qbiss Air. Integracija fasadnih oblog, kot sta kaljeno emajlirano steklo in visokotlačni laminat, sta arhitektu omogočila dodatne izrazne možnosti pri oblikovanju fasadnega ovoja. Glavno, sever-no fasado zaznamujeta črno-belo emajlirano steklo in strukturna zasteklitev, ki ponazarjata tipkovnico klavirja (slika 8). Raznobarvna fasada upravnega dela pa se usklajeno na-daljuje v igralnice (slika 9). Arhitekt je s fasad­nimi elementi Qbiss Air ustvaril igriv, raznolik in moderen fasadni ovoj. Arhitektura vrtca Mavrica spoštuje moderne sociološke in okoljske kriterije, ki otrokom in vsem zaposlenim omogočajo visoko raven kakovosti bivanja. 3.2 Poslovno-industrijski kompleks Belimed Fasadni sistem v upravnem delu zgradbe Be­limed je tipičen primer uporabe prefabricirane, lahke elementne fasade Qbiss Air, ki omogoča hitro in enostavno montažo elementov na poslovnih zgradbah (slika 10a). Fasadni ovoj tvorijo elementi Qbiss Air z integriranimi fik­snimi, strukturnimi zasteklitvami. Zeleno to­plotnoizolacijsko absorpcijsko steklo zastek­litvenih elementov in zelen emajl zunanje plošče elementa Qbiss Air tvorita vizualno enovit fasadni ovoj. Izdelani elementi Qbiss Air širine 1100 mm in dolžine 3800 mm so zagotovili hitrost montaže, debelina 133 mm pa je pripomogla v večji uporabi neto površine poslovnih prostorov ter hkrati zagotovila dobre toplotnoizolacijske, požarnovarne in akustične lastnosti fasadnega ovoja (slika 10 b). Pri oblikovanju fasade v upravnem delu poslovno-industrijskega kompleksa je upo­rabljen zasteklitveni sistem Qbiss Air fiksne strukturne zasteklitve. Fasadni ovoj je pomemben element arhitek­ture. In čeprav se je skozi zgodovino pojavljal v raznovrstnih oblikah in materialih, ohranja svojo primarno lastnost ločevanja zunanjega in notranjega prostora. Njegova naloga je, da zagotovi kvalitetno bivalno okolje uporabniku, izpolni trajnostne kriterije gradnje in omogoči identiteto arhitekturnemu prostoru. Prefab­riciran, lahek in energijsko učinkovit fasadni sistem Qbiss Air se je s svojim konceptom in lastnostmi približal visokim zahtevam moder-nega fasadnega ovoja [http://www.qbiss.eu, 2012]. Poleg vizualne spremenljivosti zago­tavlja energijsko učinkovite rešitve fasadnih ovojev različnih tipov zgradb, primeren pa je predvsem za javne zgradbe, saj zaradi visoke stopnje prefabrikacije omogoča ekonomsko učinkovito gradnjo, hkrati pa zagotavlja bi­valno ugodje uporabnikom. Povzeto po: http://www.qbiss.eu/, 20. 7. 2012. Japelj Fir, M., Kralj, A., Žnidaršič, M., Remec, Č., S plinom polnjeni paneli za visokoizolacijske stavbne ovoje 21. stoletja, Gradbeni vestnik, letnik 61, str. 159–167, 2012. Kralj, A., Žnidaršič, M., Japelj Fir, M., Remec, Č., Gas-filled panels as a high insulation alternative for 21st century buildings envelopes, Proceeding of WEC 2011, Swiss Society of Engineers and Architects SIA, Zurich, str. 1–8, 2011. Schittich, C., Prefabrication-Hight-Tech and Manual Production, Detail, Zeitschrift fur Architektur + Baudetail, št. 6, München, 2012. Staib, G., Dörrhöfer, A., Rosenthal, M., Components and Systems, Modular Construction, Design, Structure, New Technologies, Edition Detail, München, Basel, Boston, Berlin, 2008. Trimo, d. d. Inženiring in proizvodnja montažnih objektov, Trebnje, Slovenija, 27. 7. 2012. Žnidaršič, M., Kralj, A., Trendi razvoja visokoizolacijskih materialov v sodobnih stavbah. V: PERME, Tomaž (ur.), ŠVETAK, Darko (ur.). Industrijski forum IRT, Portorož, 6. in 7. junij 2011, str. 165–170, 2011. Žnidaršič, M., Visokoizolacijski materiali v sodobnih stavbah, Inženir, vol. 3, št. 2, str. 44–53, 2010. Ljudmila Koprivec•PREFABRICIRANI FASADNI SISTEM QBISS AIR – INOVACIJA V ARHITEKTURI 2•PREFABRICIRAN FASADNI SISTEM QBISS AIR Slika 2•Grafični prikaz posameznih sestavnih Slika 2•delov prefabriciranega elementa Slika 2•Qbiss Air [Trimo, 2012] Slika 1•Fasadni sistem Qbiss Air se pritrjuje Slika 1•na skeletno, nosilno konstrukcijo po Slika 1•sistemu obešenih fasad. [Trimo, 2012] Slika 3a•Vertikalni in horizontalni prerez: detajl elementa Qbiss Air tipa 1 [Trimo, 2012] Slika 3b•Prerez čez spoj dveh elementov Slika 3b•Qbiss Air [Trimo, 2012] PREFABRICIRANI FASADNI SISTEM QBISS AIR – INOVACIJA V ARHITEKTURI•Ljudmila Koprivec Zunanji ovoj Izolacijsko jedro Notranji ovoj Teža (kg/m2) Debelina (mm) Kaljeno emajlirano steklo – 8 mm 5-komorni sistem – 100 mm Mavčno-vlaknena plošča – 15 mm, Mavčna plošča – 10 mm 43 133 Visokotlačni lami­nat – 12 mm 5-komorni sistem – 100 mm Mavčno-vlaknena plošča – 15 mm, Mavčna plošča – 10 mm 45 137 Modularna širina (mm) 500–1250 Modularna dolžina (mm) 300–4000 U – toplotna prehodnost (W/m2K) Jedro 0,17 Sistema 0,25 Odpornost na požar EI 60–EI 120 Rw – zvočna izolativnost 46–60 Vodotesnost 900–1500 Pa Mejno stanje uporabnosti (kPa) 1,25–2,6 (L/400) CO2 odtis (kg/m2) 42 Reciklabilnost (%) 96 a) Slika 4•Detajl fiksne strukturne zasteklitve Preglednica 1•Pregled tehničnih lastnosti fasadnega sistema Qbiss Air [Trimo, 2012] b) Slika 5•Detajl aluminijaste zasteklitve Slika 5•s skritim krilom [Trimo, 2012] Slika 6•Strukturni videz fasadnega sistema Qbiss Air je dosežen z minimalističnimi spoji Slika 5•med posameznimi elementi. (Arhiv Trimo, d. d., foto: Kambič) Ljudmila Koprivec•PREFABRICIRANI FASADNI SISTEM QBISS AIR – INOVACIJA V ARHITEKTURI a) b) Slika 7•a) Detajl pritrditve b) Montaža elementa Qbiss Air na gradbišču [Trimo, 2012] 3•ARHITEKTURNA PRIMERA Slika 8•Vrtec Mavrica, Trebnje, 2012, arh. Aleš Prinčič: Slika 8•fasadni sistem Qbiss Air s črno-belo emajlirano Slika 8•stekleno zunanjo ploščo ponazarja tipkovnico Slika 8•klavirja. (Trimo, d. d., foto: Kambič) Slika 9•Vrtec Mavrica, Trebnje, 2012, arh. Aleš Prinčič: fasadni sistem Qbiss Air Slika 9•z laminatno zunanjo ploščo v zeleni, rumeni in rdeči barvi se skladno nadaljuje Slika 9•v tri trakte oddelkov. (Trimo, d. d., foto: Kambič) PREFABRICIRANI FASADNI SISTEM QBISS AIR – INOVACIJA V ARHITEKTURI•Ljudmila Koprivec Slika 10•a) Belimed, Grosuplje, 2012, arh. Tina Božičnik b) Horizontalni Slika 10•prerez: detajl elementa Qbiss Air tipa 2 [Trimo, 2012] 4•SKLEP 5•LITERATURA