Den transparente glasfacade

Arbejdspapir Den transparente glasfacade Af Arkitekt MAA Ellen Kathrine Hansen Glasfacaden har potentialer for at integrere energiproducerende og klimaregulerende elementer der manipulerer med lyset og skaber helt nye optisk kvaliteter. Disse egenskaber kan beskrives gennem begrebet transparens. Begrebet har traditionelt været brugt i forbindelse med rumlig transparens. I denne tekst benyttes begrebet transparens til at definere nye potentialer i fremtidens energiproducerende glasfacade. Først beskrives begrebet transparens, hvorefter de æstetiske potentialer i begrebets betydningslag defineres indenfor den transparente glasfacade. Endelig belyses disse potentialer ved en gennemgang af et studieprojekt knyttet til forskningsprojektet TRANSPARENTE SOLCELLER fremtidens elproducerende solafskærmning. Begrebet transparens Transparens er et centralt begreb indenfor moderne kunst og arkitektur. Begrebet er op gennem det 20. århundrede blevet udviklet og benyttet til teoretisk at definere den moderne traditions fornemmelse for form og rum. Lyset er heri en gennemgående og vigtig parameter. Begrebet kan forstås indenfor tre betydningslag; bogstavelig transparens, meningstransparens og fænomenbundet transparens. 1 Bogstavelig transparens betyder gennemsigtighed, at kunne se ind i eller igennem en bygning. En egenskab der for alvor blev mulig med modernismens introduktion af bærende stål- og jernkonstruktioner lukket med lette glasfacader. Den tyske arkitekt Arthur Korn beskriver i 1929 den nye facade således:..this window is the wall itself, or in other words, this wall is itself the window. And with this we have come to a turning point. It is something quite new compared to the achievements through the centuries it is the disappearance of the the outside wall. Den usynlige glashud, afløste såvel muren som vinduet og revolutionerede derved vores forhold mellem inde og ude. Le Corbusier taler om at arkitekturen fik volumen frem for masse. Ved brug af transparensbegrebet i bogstavelig forstand forstås glas som et næsten usynligt materiale, der via sin gennemsigtige kvalitet er i stand til at give en sand gengivelse af lys, rum og volumen på den anden side 2. Det er denne bogstavelige betydning vi i arkitektonisk forstand traditionelt forbinder med begrebet transparens. 1 Denne tredeling af betydninger beskrives bl.a. i Words and Buildings. A vocabulary of Modern Architecture, Forty Adrian, New York 2000 s. 286-288 2 Words and buildings, Forty, Adrian, New York 2000, s 286 1

Meningstransparens eller betydningsbærende transparens dækker over gennemskuelighed i såvel bygningens form, funktion og konstruktion. Ideen om form follows function eller things beeing what they are er idealer for modernismens æstetikere der bygger på at funktionen, konstruktionen og materialerne i sig selv fremkalder bygningens æstetiske udtryk. Et ideal der betegnes af de amerikanske kunstnere Robert Morris som presentness (1978) og af Donald Judd som directness 3. Indenfor arkitekturen formulerede Mies van der Rohe i 1933 de æstetiske kvaliteter i meningstransparens således: Simplicity of construction, clarity of tectonic means, and purity of material reflect the luminosity of original beauty. (Neumeyer, 314) 4. På trods af modernisternes stræben efter gennemskuelighed, renhed og klarhed i bygningernes konstruktion, teknik og materialitet bærer den tids glasfacader præg af at man stolede på skjulte mekaniske klimasystemer til regulering af varme- og lysindtag, hvilket senere har vist sig ikke at fungere optimalt. Glasset var derfor den transparente hud, der blotlagde bygningens konstruktive princip, uden at formidle om facadens funktion som lys og klimaregulerende skærm. Fænomenbundet transparens blev defineret af Colin Rowe og Robert Slutzky, der i 1955 skrev Transparency 5, en af de mest betydningsfulde artikler om transparens som et udtryk for en moderne arkitekturforståelse. Rowe og Slutzky tog afsæt i de rumlige kompositioner i de kubistiske malerier og beskrev hvordan begrebet både bogstaveligt og fænomenbundet kan overføres til arkitektonisk transparens. Rowe og Slutzky refererer til Gregory Kepes beskrivelse af transparens i Language of Vision fra 1944. 6 Her beskriver han ikke det transparente i traditionel forstand som noget indlysende, klart eller gennemsigtigt men derimod som noget flertydigt, der indeholder en kvalitet i gensidigt at kunne gennemtrænge hinanden uden hver især optisk at forsvinde og derved være i stand til at varetage flere forskellige rumlige tilstande/udtryk. Billedet skaber en dybde og en sammentrækning af for-, mellem- og baggrund til en tydelig komprimeret billedstruktur. Billedet bliver 3 dimensionalt. Rowe og Slutzky oversætter billedfladens perceptionelle 3 dimensionalitet til arkitekturen ved at vise eksempler på at glasset kan fremkalde et spil mellem antydninger, reel gennemsigtighed og refleksioner og derved skabe helt nye 3 dimensionale forestillinger/rumlige lagdelinger. Rum og flader bliver enten lagt til eller trukket fra afhængigt af fokusering, bevægelse og belysninger. 3 Words and buildings, Forty, Adrian, New York 2000, s 288 4 Words and buildings, Forty, Adrian, New York 2000, s.288 5 Transparency: Literal and Phenomenal, Part 1(1963) i Rowe, Mathematics of the Ideal Villa, 1982, 159-83. På dansk Colin Rowe & Robert Slutzky, TRANSPARENS: bogstavelig og fænomenbundet oversat af Karin Hindsbo, i RUM analyser, red. Bek og Oxvig, 1998, 275-292 6 Gyorgy Kepes fra Language of Vision(1944): Når man ser to eller flere figurer overlapper hinanden, og hvor begge gør hævd på den fælles del, står man overfor en modsætning i de rumlige relationer. For at løse denne modsætning må man antage tilstedeværelsen af en ny optisk kvalitet. Figurerne udstyres med gennemsigtighed, hvilket betyder, at de er i stand til gensidigt at gennemtrænge hinanden, uden optisk at forsvinde. Dog rummer transparensen mere end et optisk karakteristikum. Transparens implicerer en omfattende rumlig orden. Transparensen betyder samtidig varetagelse af forskellige rumlige tilstande. Rummet trækker sig ikke kun tilbage, men fluktuerer i en kontinuerlig aktivitet. De transparente figurers positioner har en tvetydig betydning, da man ser den enkelte figur snart tæt på snart langt væk. 2

Begrebet fænomenbunden transparens blev defineret i et forsøg på at stille ikke målbare værdier overfor den traditionsorienterede målbare og matematiske analyse af arkitekturen og kunsten. Transparens som begreb skulle beskrive det sanseorienterede. evnen til med øjet at gestalte realiteter, rum, der kan flyde over hinanden, hvis opmærksomheden ændres. James Carpenter arbejder meget bevidst med at eksponere det naturlige dagslys gennem en guidning af lysets transmission, refleksion og absorption, så lyset bryder rumlige afgrænsninger og skaber nye perceptionelle rum. På denne spejlrefleksfacade til et helsestudie i New York har James Carpenter placeret coatede glasfinner vinkelret ud fra facaden. Facaden får derved dybde og et helt unikt lys- og farvespil, skabt af lysets skiften og refleksioner fra himmelen, skyerne og omgivelserne. Kilde: Art and architecture, Schultz-Dornburg, GG 2000 Den transparente glasfacade De seneste års udbredelse af glasarkitektur har skabt glasfacader der er udviklet med idealer indenfor bogstavelig transparens så som visuel lethed, elegance og gennemsigtighed. Egenskaber, der har tilsidesat indeklimatiske og perceptionelle værdier og derfor giver problemer med regulering af indeklima og facadeudtryk ved eftermontering af diverse solafskærmninger og solruder. Glasbygningerne er udskældt for at være ansigtsløse og arrogante overfor dem der skal opholde sig i dem og omgivelserne. Carsten Thaus formulering af problematikken lyder således: I nutidens curtain-wall bygninger inddækket med rasterfacader i glas ( ) udgør bygningskroppen et high tech-præget krystal af en sublim perfektionering, men udvasket for den åndelige bestræbelse, som blev investeret i glasarkitekturen i starten af århundredet. Den aktuelle glasarkitektur er på én gang utrolig og nøgtern, fabelagtig og drømmeløs 7. Nye teknologiske tiltag som klimaregulerende og energiproducerende lag i glasfacaden samt udviklingen i glasindustrien giver muligheder for at genoptage den tidlige modernismes åndelige bestræbelse og finde helt nye dimensioner i glasfacadens væsen. Dimensioner der kan lede til langt flere muligheder end forudset af modernismens pionerer, der introducerede begrebet. 7 Æstetisk kommunikation, Arkitektonisk transparens, Thau Carsten, København 2001 s.167 3

Transparente solceller En af de energiteknologier, der med flere fordele kan integreres i glasfacaden er solcelle teknologien. Solceller er et eksempel på en teknologi, der er udviklet udelukkende med fokus på tekniske og målbare parametre som ydelse, pris og holdbarhed. Solceller blev udviklet til rumindustrien i 1950 erne og først i forbindelse med energikrisen i 1970 erne er teknologien forsøgt integreret i/applikeret på bygninger. I dag forskes der i 3. generations solceller, de såkaldte organiske og elektrokemiske solceller. Her er der rige muligheder for i udviklingsprogrammerne at indarbejde æstetiske og funktionelle kvaliteter, så solcellerne bliver udviklet som et holistisk byggekomponent med såvel sanseorienterede som tekniske værdiparametre. Lyset er en central parameter i solcelle teknologien, idet solcellen absorberer dele af solens lys og omdanner det til elektricitet. Herved kan solcellen danne et filter i glasfacaden, der kan manipulere med lystes refleksion, absorption og transmission, hvilket giver mulighed for at forme lyset og skabe optiske effekter, der påvirker objektet (facadens) udtryk såvel som rummets. Solceller integreret i glasfacaden kan herved bidrage til at understrege facadens æstetiske potentialer defineret indenfor menings- og fænomenbunden transparens. En PEC solcelle. Den består af titandioxid, der er et hvidt translucent pulver og et farvestof indkapslet imellem to stykker glas. Ved regulering af titandioxid og farvestof kan PECcellen fungere som filter til at regulere lyset. Den gennemskuelige /meninsgtransparente solcelle i glasfacaden kan skabe en forståelse af parallellen mellem energioverførslen af solens elektromagnetiske stråling i solcellen og lysets brydning gennem træernes blade, idet de kemiske processer i især den elektrokemiske solcelle ligner dem i fotosyntesen. Samtidig bliver solcellen en aktiv komponent, der via refleksion, transmission og absorption af solens stråler kan bidrage væsentligt til at regulere dagslysindtag, det termiske indeklima, udsyn og produktion af elektricitet. Som tidligere nævnt revolutionerede modernismens glasfacade vores forhold mellem inde og ude ved at skabe den usynlige facade. Den solcelleintegrerede facade kan i en ny forstand skabe en tættere kontakt mellem inde og ude ved at optage og regulere naturens 4

ressourcer i facaden og derved direkte formidle om en tættere kontakt til det naturlige klima og disse energier. Den transparente facade indeholder derved en ærlighed og gennemskuelighed som energiproducent og klimaregulator, der rækker udover potentialerne i at bygningen er energiproducerende. Eksempler på referencer til det organiske udtryk. Solcelle skulptur på EXPO 2000 i Hannover, Tyskland. Solcellerne er placeret på ca. 5 m høje stænger og strækker sig efter lyset, som solsikker. Vineriet i Hampton Court Palace, England Ricola s fabriksbygning (Herzog & de Maurons, 1993) er beliggende i skovområdet ved Rhinen i Frankrig (Mulhouse- Brunnstatt). Bygningen reflekterer dens omgivelser ved at gengive et naturligt motiv med blade og mos på trykte polycarbonate plader. Facaden giver at behageligt dagslysindtag til produktionsrummet, og er ikke som andre transparente facader hård, monoton og flad. Silketrykkene forvandler den til en stoflig, oplevlesesrig, nuancerende facade, der konstant ændre karakter. Motivet er inspireret af den tyske fotograf Karl Blossfeldt (1865-1932). Blossfeldt underviste i modellering af planter på Berlin School af Applied Arts. Hans motiver er publiceret i 1928 i bogen Urformen de rkunst, hvilket gjorde hans gengivelser verdensberømte. Da Herzog og de Maurons ledte efter et motiv til Ricola-fabrikkerne valgte de et af Blossfeldt s fotografier af en plante, senere valgte Philip Ursprung et udsnit af dette foto valgt som motiv for facaden, da det skulle fremstå som som en let genkendelig figur som et blad med en grad af abstraktion, et ornament. Blossfield s original tryk findes på arkivet i Universität der Künste Berlin. Den fænomenbundne solcelle 8 formidler om oplevelsen af glasfacaden over tid og rum. Facadens udtryk defineres i forhold til lysets skiften over døgnets og årets rytme samt subjektets bevægelser og livet omkring facaden såvel inde som ude. Lyset vil afhængigt af orientering, indfaldsvinkel og styrke enten absorberes, transmitteres eller reflekteres i facaden. Solcellen kan via sin reflekterende, absorberende eller transmitterende evne integreres i glasfacaden så den fremkalder de ønskede optiske effekter af spillet mellem lys og skygge som en teknologisk ornamentering. 8 Ordet fænomen er græsk for det der kommer til syne, objektet, som det fremtræder for subjektet. Verdenen er mere end det vi får beskrevet via det fysiske og videnskaben eller i denne sammenhæng bogstavelig transparens og meningstransparens. Fænomenbunden transparens søger at lade fænomenet træde frem i sin væren i denne sammenhæng glasfacaden i dens væsen. 5

Ligesom Rowe og Slutzky oversætter billedfladens perceptionelle 3 dimensionalitet, kan facadens, via lysets brydning af fladen, opleves som 3 dimensional. Der ligger potentialer i at fremhæve denne perceptionelle 3 dimensionalitet. Den klimaregulerende og energiproducerende facade indeholder mange funktionelle lag, som fysisk kan konstrueres, så facaden bliver 3 dimensional og derved opleves med forskellige rumligheder afhængigt af subjektets placering i forhold til facaden. De klimaregulerende lag er alle konstrueret for at styre solens energi og lysets spil i lagene. De kan skabe rumlige lagdelinger, der lægges til og trækkes fra de omgivende rum så som gaderummet, himmelen, interiør og derved skabe forskellige rumlige tilstande alt efter hvor øjet fokuserer. En bevidst guidning af dagslyset mellem disse parametre kan skabe en facade, hvor glasset som væsen bliver ophøjet til at have en foranderlighed og poetiske karakter der udnytter dagslysets uudtømmende potentialer, såvel de æstetiske som de klimaregulerende. TANSPARENTE SOLCELLER fremtidens elproducerende solafskærmning I et forskningsprojekt Transparente solceller- fremtidens elproducerende solafskærmning samarbejder en gruppe tværfaglige forskere 9 om udviklingen af en ny solcelleteknologi vinkelselektive PEC solceller (photoelectrochrome solceller). Projektets mål er at demonstrere ideen om at arkitektoniske potentialer kan defineres og integreres tidligt i de teknologiske udvikligsprogrammer. På kurset TRANSPARENTE FACADER solceller, materialitet og modeller afholdt på Arkitektskolen i Aarhus i Januar 2004, blev en gruppe studerende stillet overfor denne problemstilling og bedt om at udvikle en transparent facade illustreret i en mock up i 1:1. Facaden er en sydvendt glasfacade, integreret med fremtidens solceller, der aktivt bidrager til at begrænse og fordele dagslyset, så der opstår et godt dagslysindtag i et kontor. Solcellerne blev betragtet som (energi)producerende med værdier indenfor PEC teknologien som ydelse, pris og holdbarhed; (klima)regulerende med værdier indenfor dagslysindtag og termisk indeklima og endelig kommunikerende som definerer de æstetiske værdier. Til definering og belysning af den kommunikerende solcelle, benyttes begrebet transparens. Følgende gennemgås én af de tre opgavebesvarelser beskrevet med afsæt i bogstavelig-, menings- og fænomenbunden transparens. Opgavebesvarelsen Det ydre i det indre af arkitektstuderende Mie Johansen, Christine Eng, Mathilde Rødbro og Kamille Le Fevre, blev løst ved at montere solceller på 30 x 100 mm, der på indersiden har en spejlende overflade. Solcellerne er placeret i en struktur på rudens øverste og nederst del. 9 Projektsamarbejdsparterne er: Teknologisk Institut, PEC group, Dansk Polymercenter, Årngstøm Solar Center, Roskilde Universitetscenter, Teknologisk Institut, Build VISION og Arkitektskolen. Projektet er PSO-F&U finansieret og løber i perioden juni 2003 til juni 2005. 6

Udenpå facaden monteres en skærm, der er perforeret med solcellernes negative mønster, hensigten er at skærmen reflekterer det direkte sollys, der ville blive transmitteret gennem ruden, mens solcellerne belyses gennem hullerne i skærmen. Skærmen følger solens gang og har en afstand til ruden, hvilket tillader himmellys at trænge ind i rummet. Bogstavelig transparens Solcellernes forskellige refleksion af lys gør at glasfacaden når solafskærmningen ikke er for - såvel indefra som udefra opleves som en helhed. Der er en flydende kontakt mellem inde og ude og glassets gennemsigtighed sløres forbavsende lidt af solcellerne. Det skyldes at solcellerne reflekterer lys og farver fra rummet og derfor ikke fremstår som mørke kontraster til den lyse rude. Meningstransparens Ofte er det et problem at indpasse spejlende solceller i facaden. Dette projekt er bygget op om ideen at udnytte refleksionen som et æstetiske potentiale, bl.a. ved at proportionere solcellerne og placere dem i komponerede rytmer på facaden, herved kan solcellerne evt. siliciumceller i facaden fremstå dels som et æstetisk element med den naturligt spejlende stoflighed de har og dels gøre det muligt at gennemskue solcelleteknikken og derved opleve facaden som energiproducerende. I den horisontale inddeling tages der højde for øjenhøjde fra såvel stående som siddende position. Spejlenes rytme forskydes i forhold til den centrale del af facaden, hvilket giver en fin indikering af rytmerne i etagerne. Skærmens afstand til ruden gør at lyset, der reflekteres fra solcellerne vil lyse indersiden af skærmen op, så denne får en venlig karakter. Fænomenbunden transparens Solcellerne fremhæver det fænomen at man kan fokusere på det nære, det fjerne eller spejlingerne i facaden, alternativt projektere lagene sammen til en ny visuel oplevelse. Her forstærker solcellerne den optiske oplevelse idet der er tale om to spejlinger, glassets og solcellernes. Det ydre og det indre rum smelter sammen og facaden får ud over de mange rumligheder den ekstra dimension at subjektet kan se rummet bagved, det nære rum, ruden (objektet) og det ydre rum. Samtidig kan subjektet se udsnit af sig selv i såvel glassets som solcellens spejlinger. Facaden bliver herved midlet til at afspejle omgivelserne/virkeligheden på en ny måde og skabe nye 3 dimensionale rumligheder. Solcellerne underopdeler den ellers monotome glasfacade og skaber en struktur, der udnytter lyset til at aktivere og levendegøre såvel facaden som by- og arbejdsrummet. Byens-/gadens liv og det indre liv samt skyformationer og sollysets styrke og retning vil være parametre, der er med til at tegne sig i facaden. Facadens optiske kvaliteter kan sammenlignes med lysinstallationerne af kunstneren James Turell, som arbejder bevidst med sammenstillingen af kunst- og dagslyset til at aktivere rummet. Forholdet mellem det indre lys og dagslyset ændres i løbet af dagen og har en helt speciel karakter fordi lyset interagerer med de reflekterende spejle, som er integreret i facaden. 7

I sammenstillingen af det indre og det ydre rum får rummet karakter af på en gang at være lukket og åbent. Indefra vil spejlene fremstå relativt mørke midt på dagen, mens der i overgangen mellem dag og nat vi opstå den stærkeste effekt idet rummene her vil kunne forskydes. Om aftenen vil spejlene reflektere lyset fra rummet og fremstå som lysende felter på en mørk flade og derved bryde den store mørke glasfacade. Udefra vil oplevelsen af lystes refleksioner i solcellerne og glasset opleves modsat idet refleksionerne om dagen vil være stærkest og opleves op imod en relativ mørk glasflade, hvorimod de om aftenen vil fremstå som mørkere felter mod en indefra oplyst facade. Mock up 1:1 af den solcelleintegrerede transparente glasfacade. Facaden med solafskærmning Facaden uden solafskærmning Facaden om uden dagslys med Øvelse med spejle i termorude 1:10 Detalje af facade med spejle og solafskærmning. Sollyset reflekteres indirekte ind i rummet De to øvrige løsningsforslag kan ses på www.solarcell.dk Arkitektskolen Aarhus den 20. maj 2004 EKH 8