Fatade Double Skin

8/10/2019 Fatade Double Skin

1/16

2013-2014

Fatade Double Skin

Student: Pascu Stefan

An I-M, Grupa 2, Master Ingineria Cladirilor

Profesor indrumator:prof. dr. arh. Cristina Victoria Ochinciuc


2/16

2

Cuprins1. Introducere................................................................................................................................................ 3

2. Principiu de functionare si alcatuire ......................................................................................................... 4

3. Clasificare .................................................................................................................................................. 7

4. Integrarea cu sistemul HVAC ..................................................................................................................... 8

5. Avantajele folosirii fatadelor de tip Double Skin....................................................................................... 9

6. Dezavantajele folosirii fatadelor de tip Double Skin ............................................................................... 11

7. Cladiri ce folosesc sistemul de fatada Double Skin ................................................................................. 12

7.1 Sediul Commerztbank din Germania ............................................................................................. 12

7.2 Helicon Finsbury Pavement din Regatul Unit ................................................................................. 13

7.3 Seattle Justice CenterStatele Unite ale Americii ......................................................................... 14

7.4 Crystal TowerRomania ................................................................................................................ 15

8. Bibliografie .............................................................................................................................................. 16


3/16

3

1.Introducere

Fatada Double Skin este un trend arhitecturaleuropean condus cea mai mare parte de:

dorinta estetica de a avea o fatada

numai din sticla, care duce la cresterea

transparentei;

nevoia practica pentru

imbunatatirea spatiului interior;

nevoia de imbunatatire a acusticii

unei cladiri situate intr-o zona poluata fonic;

reducerea consumului de energie nperioada de viata a cladirii.

Desi conceptul de fatada dubla nu este nou, exista o tendinta crescatoare in randul arhitectilor siinginerilor de a le folosi.Deoarece funciile acestui tip de fatada nu sunt nc complet investigate, n

literatura de specialitate existenta, se pot gsi lucrari care acorda prioritate obiectivelor principale ale

acestui sistem n moduri diferite. Studiile anterioare au fost fcute concentrndu-se mai ales n

urmtoarele domenii:

A. Arhitectura:

Arhitectura faadein general;

Fatadele complet vitrate ;

mbuntirea profiluluide mediu a cldirii;

Climatul interior.

B. Confort termic

Posibilitatea de a controla aportul solar tot anul;

Evitarea supranclziriiin birouri;

Temperaturile suprafetelor sa fie acceptabilen timpul de iarn i de var.

C. Confort vizual

Posibilitatea de a folosi iluminarea naturala tot anul;

Confortul vizual imbuntit .

D. Confort acustic

Performaneacustice imbunatatite ale anvelopei .


4/16

4

E. Ventilatie

Utilizarea ventilatiei naturale n loc de cea mecanic atunci cnd este posibil, folosind

spatiul dintre cele doua panouri de sticla ale fatade Double Skin.

F. Consumul de energie

Reducerea consumului de agent termic n timpul iernii;

Reducerea consumului de energie necesar racirii n timpul verii;

Reducerea consumurilor de vrf pentrunclzire/rcire;

Utilizarea luminii naturale n loc de cea artificiala pe ct de mult posibil.

G. Alte

Costurile de constructie; Regulamentele de incendiu;

Costurile de intreinere ale fatadei.

Deoarece conceptul de fatada Double Skin este complicat,iar utilizarea i diferitele sale funcii

afecteaza diferiti parametrii ai cldirii (careadesea pot interactiona unii cu ceilalti, de exemplu lumina zilei,

ventilaia natural, calitatea aerului interior, acustica, confort termic si vizual, consumul de energie, profilul

de mediu, etc) literatura de specialitate studiaza un cumul de domenii.

2.

Principiu de functionare si alcatuire

Fatada Double Skin este un sistem alcatuit din doua panouri de sticla, pozitionate in asa fel, incat sa

permita aerului sa circule in spatiul dintre ele:

Straturile constitutive sunt descrise mai jos:

stratul exterior: de obicei este format dintr-o singura foaie de geam intarita; toata

fatada exterioara poate sa fie complet vitrata;

stratul interior : geamuri izolante in strat dublu( transparente, tratate low-E si cu

control asupra radiatiei solare); aproape intotdeauna acest strat nu este completvitrat;

Cavitatea de aer ntre cele dou geamuri. Spatiul de aer dintre cele doua panouri

de sticla poate fi ventilat natural, cu ajutorul unui ventilator sau ventilat

mecanic.Limea cavitatii poate varian funcie de conceptul aplicatntre 200 mm

si 2,0m;

Fereastrele de interior pot fi deschise de ctre utilizator. Aceasta poate permite

ventilarea natural de birouri;

Controlul automat al gradului de umbrire este integrat n interiorul cavitii de aer.

n funcie de conceptul de faad i de tipul de geamuri, radiatoare de nclzire pot

fi instalate langa fatada; Constructia anvelopei (atriile,serele ventilate si coridoare vitrate sunt excluse);


5/16

5

Debitul de aer din cavitate (construciile cu fereastr dubli construciile inchise

etan sunt excluse).

Trebuie remarcat c n anumite soluii adaptabile cavitatea pot fi nchisa pentru a opri ventilaia.

n cea mai mare parte a literaturii este discutat c cele mai frecvente tipuri de panouri folosite

pentru fatade Double Skin sunt:

Pentru panoul interior al fatadei: de obicei, este alctuit dintr-un panou cu proprietati de

izolare termica, dublu sau triplu. Panourile sunt de obicei din sticla clit si tratata.

Golurile dintre panourile sunt umplute cu aer, argon sau krypton;

Pentru panoul exterior al fatadei: de obicei, este un panou refractar singur. Uneori poate fi

folosita o sticl laminatan schimb.

Viteza aerului, precum si tipul debitului din interiorul acestui spatiu, depind de:

marimea spatiului(atat pentru ventilare mecanica, cat si naturala);

tipul deschiderilor interioare(atat pentru ventilare mecanica, cat si naturala);

tipul deschiderilor exterioara(doar pentru ventilare naturala).


6/16

6

Faist, (1998) a realizat o comparatie intre o faadDouble Skin inchisa etan i o faad Double

Skin care asigur ventilarea natural in camere. Dup aceast comparaie, el a ajuns la urmtoarele

concluzii:

A. ntr-o faad Double Skin inchisa etan:

grosimea panourilor din care este realizata fatada nu este cu adevrat critica pentru

temperaturile din interiorul cladirii;

ferestrele sunt de obicei nchise,iar deschiderea acestora nu garanteaza buna ventilaie a

camerelor;

Canalul este deschis la partea de jos i poate fi nchis (de o supap) n partea de sus ; cele doua straturi nu ofera practic nici un fel de izolare acustica ;

datorit creterii temperaturii aerului n canal(cu ajutorul radiatiei solare), nlimea de

canal este limitat la 3-4 nivele.

B. ntr-o faad Double Skin ventilata:

distanta dintre panourile fatadei trebuie s se determine cu precizie;

ventilaia din sli este obinuta prin deschiderea supapelor corespunztoare (dispuse la

fiecare etaj);

canalul fiind nchis la baza, se extinde peste ultimul nivel al cladirii;

Izolare acustica poate fi mbuntit atunci cnd ecranul Double Skin este utilizat ca

stratul exterior.


7/16

7

3. Clasificare

In literatura de specialitate sunt mentionate moduri diferite de a clasifica fatadele Double Skin.Sistemele pot fi clasificate dup tipul de construcie, originea, destinaia i tipul debitului de aer din

cavitatea, etc.

Compania de inginerie a mediului Batlle McCarthy din Marea Britanie a creat o clasificare de cinci

tipuri primare (plus subclasificarile lor) bazate pe asemnriintre modul de configurare al faadei,precum

i modul de funcionare. Acestea sunt:

A. Categoria A: Strat interior inchis etans: subdivizate n:

o Cavitatea ventilata mecanic cu control al debitului de aer;

o Cavitatea ventilata mecanic cu control al debitului de aer, precum si controlul

temperaturii aerului.B. Categoria B:Strat interior si exterior ce se pot deschide: subdivizate n:

o cavitati separate pe inaltimea unui etaj;

o cavitati continue pe intreaga inaltime a cladirii.

C. Categoria C: Strat interior ce se poate deschide cu cavitatea ventilata mecanic,iar aportul

de aer controlat.

D. Categoria D: Cavitatea inchisa etans, fie la nivelul fiecarui etaj, fie pe inaltimea intregii

cavitati.

E. Categoria E:Bariera acustica realizata dintr-o anvelopa masiva exterioara sau o anvelopa

ultrausoara interioara.Oesterle et al., (2001) clasifica faadele Double Skin in functie de geometriea cavitii. Foarte

asemntoare este abordarea de Saelens (2002) i E. Lee et al. (2002) n lucrarea "High Performance

Commercial Building Facades". Tipurile sunt descrise mai jos:

Fatade Double Skin de tip multi-etajate: in acest caz nu exista nici un fel de compartimentare,atat

vertical, cat si orizontal intre cele doua straturi. Ventilarea aerului dintre cele doua straturi se

realizeaza prin deschideri situate la podeaua si la acoperisul cladirii;

Fatade Double Skin de tip coridor: se realizeaza o compartimentare orizontala din motive de

acustica, protectie la foc si ventilatie;

Fatade Double Skin de tip cutie: in acest caz apare o compartimentare atat orizontala, cat si

verticala, care imparte fatada in cutii mai mici si independente;

Fatade Double Skin de tip cutii comunicante: in acest caz, un set de cutii sunt conectate prin

intermediul unor orifiicii amplasate in interiorul fatadei.


8/16

8

4. Integrarea cu sistemul HVAC

Precum Stec et al., (2003) descrie, un sistem HVAC pot fi utilizate n urmtoarele trei moduri ntr -ocldire de birouri cu fatada Double Skin :

1. Sistem complet HVAC (fatada dubla nu este o parte din HVAC) care poate duce la

utilizarea crescuta de energie. Pe de alta parte, utilizatorul poate selecta ori de cte ori el

prefer sa foloseasca fie controlul mecanizat al conditiilor ambientale ,fie ventilaia

natural cu ajutorul fatadei Double Skin).

2. Sistem HVAC limitat (fatada dubla contribuie parial la sistemul de HVAC sau joac rol

important n crearea climatului interior agreabil). n acest fel faada dubl pot juca rolulde:

o Preincalzitor pentru aerul ventilat;

o

conduct de ventilaie;o pre-cooler (mai ales pentru rcirea pe timp de noapte) ;

3. Fara integrare in sistemul HVAC. Fatada dubla ndeplinete toate cerinele de sistem

HVAC. Acesta este cazul ideal care pot duce la consumul de energie sczut.

In Fig. 4.1 aerul este

absorbit la partea inferioara a

fatadei si preincalzit; in timpul

verii, aerul poate fi evacuat prin

intermediul unor deschideri aflatela partea superioara a fatadei;

aceasta strategie se aplica,de

obicei, la fatadele Double Skin de

tip multi-etajate.Acest tip este mai

avantajos in timpul iernii, pastrand

o temperatura ambientala mai

ridicata, insa pe timpul verii exista

posibilitatea supraincalzirii.

Fig. 4.2 fatada este

folosita strict pentru evacuarea

aerului; scopul principal al acestei

configuratii este imbunatatirea

proprietatilor de izolare termica si

cresterea protectiei impotriva

radiatiei solare.


9/16

9

Fig. 4.3 este indicata

posibilitatea de folosire a

fatadelor Double Skin pentru

furnizarea de aer preincalzit.

Aceasta solutie nu se poate aplica

pe timp de vara, deoarece

temperatura aerului din interiorul

fatadei depaseste pragul de

confort termic.

Fig. 4.4 fatada Double

Skin poate fi folosita si ca

evacuare pentru sistemul de

ventilare. Aerul intra pe la

partea inferioara a fatadei si de

la fiecare etaj. Ventilatia

suplimentara permite circularea

aerului prin camera si apoi

evacuarea lui in spatiul dintre

panourile de geam. Reincalzirea

aerului este posibila prin

folosirea unor pompe de caldura

sau generatoare de caldura

situate la partea superioara a

fatadei.

5. Avantajele folosirii fatadelor de tip Double Skin

Costuri de constructie mai mici n comparaie cu soluiile care pot fi furnizate prin utilizarea de

panouri electrocromice, termocromice sau fotocromatice( (proprietile lor se schimba n funcie de

condiii climaterice sau de mediu). Dei aceste panouri pot fi foarte promitoare, ele sunt foarte scumpe.

Pe de alt parte, prin folosirea fatadei Double Skin se poate obine o calitate buna printr-o combinaie

coordonata de componente care sunt disponibile i cunoscute.

Izolare acustic:n aprecierea unor autori, izolarea fonica poate fi una dintre cele mai importante

motive pentru a utiliza o faad Double Skin. Nivelul de zgomot redus n interiorul unei cladiri de birouri se

poate realiza atat prin reducerea transmiterii de la camera la camera (poluarea fonic interna), cat iprin

transmiterea de la exterior, ca de exemplu surse trafic intens (poluarea fonic externa). Tipul de fatada

Double Skin i numrul de deschideri pot fi ntr-adevr critice pentru izolarea fonica interioara iexterioara.


10/16

10

Izolare termica: Muli autori susin c sistemul de fatada Double Skin poate oferi un grad ridicat de

izolare termica datorita att iarna ct i vara.

n timpul iernii, stratul exterior suplimentar ofer izolare mbuntit prin creterea rezistenei la

transfer de cldur dinspre exterior. Dei coeficientii de transmisie termica echivalenti pot avea o valoare

mai scazut dect cu o faad Single Skin, rezultatele se pot mbunti n cazul n care spaiul intermediar

(cavitatea) este nchis (parial sau complet) n timpul perioadei de nclzire. Vitez redus a fluxului de aer

i creterea temperaturii aerului din interiorul cavitatii reduce rata de transfer de cldur pe suprafaa de

sticl, ceea ce duce la reducerea pierderilor de cldur. Acest lucru are ca efect meninerea temperaturi

mai mari n interiorul cladirii.

n timpul verii, aerul cald din interiorul cavitatii poate fi extras atunci cnd acesta este ventilat

(natural sau mecanic). Pentru buna ventilare a cavitii este foarte important s fie selectate cu atenie

combinaia potrivita de tipuri de panouri i tipul de dispozitive de umbrire astfel nct s nu

supranclzeasca cavitatea i, astfel, spatiului interior. Geometria cavitatii poate fi ntr-adevr critica,deoarece limea i nlimea cavitatii,precum i dimensiunea deschiderilor pot fi cruciale pentru

temperaturile intermediare i a fluxului de aer (n cazul n care cavitatea este ventilata natural). Un alt

parametru important care ar trebui s fie luat n considerare este pozitionarea dispozitivelor de umbrire.

Ventilatia pe timp de noapte: Pe durata verii, cnd temperatura exterioar este mai mare de 26

C, exista o posibilitate ca spatiile interioare sa se supranclzeasca. n acest caz, se poate economisi energie

prin preracirea birourilor in timpul noptii cu ventilaie natural. n acest caz, temperatura interioar va fi

mai mica n primele ore ale dimineii oferind un confort termic i calitate mbuntit a aerului pentru

ocupani. n acelai timp,ventilaia pe timp de noapte reduce acumularea termica a obiectelor interioare

(mobilier, plafoane, perei, etc).Pe de alt parte,daca ferestrele i uile sunt nchise,iar ventilaiamecanica

i sisteme de rcire nceteaz s mai lucreze lucreze noaptea, caldura va fi prinsa n interiorul cladirii,provoacand un disconfort termicn primele ore ale dimineii.

Economisirea de energie i impact ecologic redus:n principiu,fatadele Double Skin pot economisi

energie atunci cnd sunt concepute n mod corespunztor. De multe ori, atunci cnd izolarea

convenionala peretelui exterior este slab, economiile care pot fi obinute cu utilizarea acestui sistem

poate fi impresionante.

O mai bun proteciea dispozitivelor de iluminat si umbrire : Deoarece dispozitivele de umbrire

sau cele de iluminat sunt plasate n interiorul cavitii intermediarea fatadelor Double Skin, ele sunt mai

bine protejate att la vant,cat si ploaie.

De reducere a efectelor produse de presiunea vntului: Fatade de Double Skin amplasate napropierea cldirilor inalte pot reduce efectele produse de presiunea vntului.

Transparen i design arhitectural: n aproape toate sursele de literatur, este menionata

dorina arhitecilor s utilizeze portiuni cat mai vitrate.

Ventilarea natural: Unul dintre principalele avantaje ale sistemelor Double Skin fatada este c

acestea pot permite ventilatia naturala (sau ajutata de un ventilator). Diferitele tipuri pot fi aplicate n

climate diferite, locaii i tipuri de constructii pentru a furniza aer proaspt nainte i in timpul orelor de

lucru. Folosirea fatadei Double Skin poate fi cruciala pentru controlul temperaturii, vitezei i calitatii aerului

introdus in cladire. Daceste proiectata bine, ventilaianatural poate duce la reducerea consumului de

energie n perioada de exploatare i lambuntirea confortului ocupanilor.

Confort termic de perete interior: Din moment ce aerul din interiorul cavitatii fatadei Double Skin

este mai cald (comparativ cu temperatura aerului de afar), n timpul perioadei de nclzire, partea


11/16

11

interioar a fatadei poate menine temperaturi care sunt mai aproape de nivelul de confort termic

(comparativ cu faadele obisnuite). Pe de alt parte, n timpul verii, este foarte important c sistemul sa fie

conceput astfel ca temperaturile din interiorul cavitatii sa nu creasca dramatic. Combinaie corect tipul de

fatada Double Skin i geometria, marimea deschiderilor, tipul i poziionarea dispozitivelor de umbrire,precum si tipurile de panouri de geam folosite, pot asigura rezultate mai bune pentru fiecare tip de cldire

i climat.

Scara de incendiu: Claessens i De Hedre menioneaz c spaiul vitrat al faadeiDouble Skin poate

fi utilizat ca un scara de incendiu.

Valori g si u reduse: Kragh, (2000) susine c principalele doua avantaje ale fatadei Double Skin

sunt transmiterea termic sczut (valoarea U) i acumularea termica solara scazuta (valoare G).

6. Dezavantajele folosirii fatadelor de tip Double Skin

Reducerea spaiului util al cladirii: Aa cum este menionat mai sus, limea cavitatii faadei

Double Skin poate varia de la 20 cm la civa metri. Acest lucru conduce la pierderea de spaiu util.De

multe ori limea cavitatii influeneaz proprietile din interiorul acestuia (de exemplu:cu cat este mai

mare cavitatea,cu atat se transmite mai puina cldura prin convecie atunci candcavitatea este nchis) i,

uneori,cu cat este mai lata cavitatea , cu atat confortul termic langa peretii exteriori este mai mare. Astfel,

este destul de important sa se gaseasca dimensiunea optim a fatadei,astfel incat sa fie suficient de

redusa, astfel incat s nu pierdaspaiul i suficient de mare pentru a putea folosi spaiul din apropierea

fatadei.

Costuri suplimentare de ntreinere i operaionale: prin compararea fatadelor Double Skin cucele obisnuite, fatadele Double Skin au costuri mai ridicate cu privire la constructie , curare, operare,

control, service-ul i ntreinerea. Peste problemele de supraincalzire descrise mai sus, n cazul n care

sistemul de fatada Double Skin nu este conceput n mod corespunztor, este posibil ca temperatura aerului

din cavitatea sa supraincalzeasca spatiului interior.

Creterea vitezei aerului din cavitate, mai ales in cazul celor realizate pe inaltimea intregii cladiri.

Este posibil sa apara diferene de presiune importante intre birouri n caz de ventilaie natural prin

intermediul cavitatii.

Cresterea greutatii cladirii: Aa cum este de ateptat straturile suplimentare conduc la cretea

greutatii constructiei care crete costul.Iluminarea naturala: fatadele Double Skin sunt similare cu alte tipuri de fatade .


12/16

12

7. Cladiri ce folosesc sistemul de fatada Double Skin

7.1Sediul Commerztbank din Germania

Locatia cladirii : Frankfurt

Tipul fatadei: consta intr-un

invelis exterior continuu, spatiul dintre

panouri este continuu, iar invelisul interioreste prevazut cu ferestre

Ventilation of the cavity Two

variations on the principle of the buffer

zone for natural ventilation of the offices

were used: as a double skin faade and as a

winter garden.

Ventilaia cavitii: sunt

aplicate dou variante pe principiul "zon

tampon" pentru ventilaia natural a

birourilor: faad Double Skin care devinegrdinpe timp de iarn.


13/16

13

7.2 Helicon Finsbury Pavementdin Regatul Unit

Locatia cladirii : Finsbury Pavement, Londra Tipul fatadei : cele doua straturi sunt continue pe intreaga inaltime a cladirii si

complet vitrate

Ventilation of the cavity Both the origin and destination of the air in the cavity areexternal. In periods with no solar radiation, the extra skin provides additionalthermal insulation. In periods with solar irra- diation, the skin is naturally ventilatedfrom/ to the outside by buoyancy (stack) effects - i.e. the air in the cavity rises whenheated by the sun (the solar radiation is absorbed by blinds in the cavity). Solar heatgains are reduced as the warm air is expelled to the outside.

Ventilaia cavitii: atat admisia, cat i evacuarea aerului din cavitate sunt externe. nperioadele in care nivelul de radiatie solara este scazut, straturile suplimentare oferizolaie termic sporita. n perioadele in care nivelul de radiatie este ridicat,anvelopa este natural ventilate,deoarece, aerul din cavitate se ridica atunci cnd esteincalzit de soare (radiatia solara este absorbit de blind-uri in cavitatea). Aporturiledin caldura produsa de soare sunt reduse,deoarece aerul cald este expulzat laexterior.


14/16

14

7.3

Seattle Justice Center Statele Unite ale Americii

Locatiacladirii : Seattle

Tipulfatadei: continua, cuevacuarea aerul incalzit


15/16

15

7.4

Crystal Tower Romania

Locatia cladirii : Bucuresti Tipul fatadei: double-skin ce permite

circulatia permanent a aerului ntre cele doua

straturi ale anvelopei, generand un microclimat

intermediar n imediata vecinatatea spatiilor

interioare, care protejeaza cladirea de

temperaturile extreme din mediul urban.


16/16

16

8.Bibliografie1. Jeffrey Vaglio si Mic Pattersonarticolul Seeing Double publicat in martie,2011, in

revista US Glass Magazine;2.

Harris PoirazisDouble Skin facades a literature review;3. www.wikipedia.org;
http://www.wikipedia.org/http://www.wikipedia.org/http://www.wikipedia.org/

Documents

Fatade Double Skin