Priesvitná sklenená tehla s aerogélom

Priesvitné nosné obvodové steny s hrúbkou 136 mm? 

Vývoj nových technológií v stavebníctve neustále napreduje. Materiály o ktorých sa v posledných rokoch čoraz intenzívnejšie diskutuje sú aerogély. Na túto tému bolo publikované množstvo teoretických článkov. Aké sú však aktuálne skúsenosti nielen z oblasti výskumu, ale najmä z praktického využitia materiálov na báze aerogélov? Na túto otázku sme sa pred časom snažili nájsť odpoveď v rozhovore s Michalom Ganobjakom, pôsobiacim vo Švajčiarskom materiálovom výskumnom ústave Empa.

Jeho výskum, orientovaný na potenciál materiálov s aerogélom pre architektúru a stavebníctvo, aktuálne priniesol zaujímavý výsledok. Priesvitné tvarovky pri celkovej hrúbke 136 mm preukázali hodnotu súčiniteľa prestupu tepla U na úrovni 0,365 W/(m2·K) a pevnosť muriva v tlaku 44,9 MPa (!). 

Duté sklenené tvarovky majú v našich končinách dlhoročnú tradíciu. Priesvitné stavebné dielce našli pomerne široké využitie pri realizácii zvislých aj vodorovných konštrukcií najmä v druhej polovici 20. storočia. Pre väčšinu súčasných aplikácií však majú spomínané tvarovky nedostatočné tepelnoizolačné vlastnosti. Rovnako nie sú vhodné ako konštrukčný materiál pre nosné steny s vysokým zaťažením.

Michal Ganobjak a jeho kolegovia, pôsobiaci vo Švajčiarskom materiálovom výskumnom ústave, ktorí patrí pod doménu ETH vyvinuli nový modulárny komponent z plaveného skla, epoxidových dištančníkov a granúl aerogélu na báze oxidu kremičitého. Výsledný produkt - priesvitná sklenená tehla odstraňuje spomínané nedostatky pôvodných sklenených tvaroviek. Pri celkovej hrúbke komponentu 136 mm preukázali testy hodnotu súčiniteľa prestupu tepla U na úrovni 0,365 W/(m2·K) a pevnosť muriva v tlaku 44,9 MPa. To všetko pri zachovaní transparentnosti prvkov. 

Vlastnosti a využitie

Vlastnosti, ktoré umožňujú využitie sklenených tehál na realizáciu nosných obvodových stien, otvárajú zaujímavé možnosti pre budúce realizácie. Autori výskumného projektu uvádzajú ako príklad vhodnej aplikácie tvaroviek priestory s požiadavkami na vysoký prienik denného svetla a ochranu proti priamemu oslneniu (knižnice, galérie, múzeá…). Dôležitým aspektom je podľa nich možnosť realizácie obálky stavby, ktorá prepája interiér s vonkajším prostredím prostredníctvom meniacej sa svetelnej atmosféry. To môže mať podľa autorov vedeckého článku pozitívny vplyv na cirkadiánny rytmus užívateľov budovy. Ideálne využitie vidia aj v husto zastavanom urbanizovanom prostredí, kde sa produkt dokáže uplatniť pri presvetlení nádvorí, alebo átrií. 

Cesta k súčasnému produktu

Klesajúca cena aerogélov na báze oxidu kremičitého postupne vedie k ich uplatneniu v stavebnom sektore. Najdostupnejším produktom pre širšie použitie je v súčasnosti granulovaný aerogél v rôznych frakciách, ktorého výroba je jednoduchšia ako v prípade väčších komponentov. Takýto materiál je vhodný pre využitie ako plnivo, alebo prídavný materiál v kompozitných aplikáciách. Najčastejšie ide o nepriehľadné izolačné rohože a omietky. 

Už od roku 2017 prebiehal na Empa výskum, ktorý sa zaoberal integráciou granulátu do komôr keramickej tvarovky. Výsledkom bol nový typ tehly plnenej aerogélom nazvaný “Aerobrick“. Ďalší výskum smeroval k využitiu priesvitnej povahy materiálu. Výsledkom je 136 mm široká “sklenená tehla”.

Ako to funguje?

viď. schémy nižšie:

a) Skladba tvarovky (rozložený pohľad zhora nadol) - priesvitné granuly aerogélu oxidu kremičitého, liate epoxidové rozpery, tabule plaveného skla a tenké epoxidové tesnenie.

(b) Materiálové zloženie a geometria

(c) Vnútorná štruktúra sklenenej tehly - sklenené tabule s epoxidovými dištančnými vložkami. Rozmery tvarovky:  500 mm × 136 mm × 84 mm.

Vedecký článok kolektívu autorov, stojaceho za vývojom priesvitnej sklenenej tehly s aerogélom:

Keynote speech Michala Ganobjaka v rámci konferencie Daylight Academy, ktorá sa konala 2. decembra 2021:

Vývoj izolačných priesvitných tvaroviek podporila nadácia Velux Stiftung. Projekt vznikol s podporou programu Horizont 2020 pre výskum a inovácie Európskej únie v rámci grantu Marie Skłodowska-Curie.