24-09-2017 16:00:00

Betonen bliver gennemsigtig

Kan man kombinere betonens byggetekniske fordele med ønsket om at få mere dagslys ind i bygningerne? Svaret er ja. Et innovativt byggemateriale med særligt udviklede lysledere har skabt helt nye arkitektoniske muligheder
21. jul. 2016 Af DTU

En betonvæg har mange byggetekniske fordele, men er normalt ikke det mest ophidsende at se på. Det kedelige indtryk kan dog ændres markant, når betonen fødes med indlagte lysledere. Så kan en bærende væg både blive til en skærm med levende billeder og være med til at forbedre lysindfaldet i en bygning.

Historien begynder tilbage i 2012, hvor DTU sammen med bl.a. Teknologisk Institut og den lille innovative virksomhed Dupont Lightstone blev inddraget i det EU-støttede projekt Brightwall. Målet var at skabe et betonelement, som lyset kunne komme igennem. Og midlet var at støbe lysledere af plast ind i betonen.

Det stod dog hurtigt klart, at gængse lysledere ikke kunne bruges i denne sammenhæng. Lysledere i den nødvendige skala fandtes, men kun i et materiale, som ikke levede op til brandkravene i byggeriet, og de var desuden bøjede, så de ikke egnede sig til at blive ført igennem en betonvæg.

Derfor gik forskere på DTU Fotonik i gang med at eksperimentere sig frem til en brugbar lysleder af polykarbonat. Det lod sig gøre, fordi man hos DTU Fotonik råder over et såkaldt træktårn, der kan trække plastmaterialer ud til lange tråde.

Polykarbonat i alle regnbuens farver

Den nye lysleder består af en kerne af materialet polykarbonat omsluttet af et tyndt lag akrylat, også kendt som plexiglas. De to materialer har – som luft og vand – forskellige brydningsindekser. Derfor bliver lyset spejlet, når det kommer ind i fiberen, i stedet for at blive spredt, som det ellers ville blive ved mødet med betonen. Man fanger så at sige lyset, så størstedelen af det transporteres igennem betonen.

I sig selv er det en simpel proces at fremstille sådan en fiber, men der skulle alligevel en del forsøg til for at få fiberen tilstrækkelig gennemsigtig, fortæller udviklingsingeniør Kristian Nielsen fra DTU Fotonik:

”Polykarbonat kan være sammensat på mange måder, og når man køber materialet, ved man ikke, hvad man egentlig får. Det fås i forskellige farver – fra rød til violet. En tynd skive var fin, men når vi trak i den, ændrede farven sig, og materialet blev uigennemsigtigt. Samtidig skulle vi sørge for, at de to lag materiale hang godt sammen, så de ikke delaminerede, når de blev trukket ud.”

Lyslederne kan have forskellige tykkelser og længder og dermed opfylde forskellige formål. Er de helt tynde (0,5-1,0 mm) og sættes tæt sammen i et grid, kan de transmittere billeder som en fjernsynsskærm. Og de lidt tykkere lysledere på f.eks. 3 mm kan bruges til at sende dagslys ind gennem en både bærende og isoleret betonvæg.

Dagslys kan komme igennem

Indtil for nylig kunne man i et af Teknologisk Instituts vinduespartier se en solid, grå væg med lysende prikker sat sammen til en blomst og navnet Brightwall. Dvs. ved aftenstid, når lyset i bygningen var slukket, lignede den bare en almindelig betonvæg; mønsteret trådte først frem, når der var lys i rummet.

På samme måde kunne man indefra i mørke ikke se nogen forskel på Brightwall’en og en almindelig betonmur, men om dagen trængte lyset igennem de 5.000 små punkter, så man fik dagslys ind i kontoret. Og var det for skarpt, kunne man dæmpe det med et elektrisk filter af flydende krystal.

Brightwall er et produkt af et arbejde med at støbe lysledere ind i beton, som først førte til betonvægge som tv-skærme. Lyslederne er her lidt større end i betonskærmene – ca. 3 mm i diameter. Og projektet har vist, at det kan lade sig gøre at placere dem, præcis som man har lyst, og det vel at mærke i en industriel produktionsgang.

”Man tager en digital fil og overfører den til betonproduktionsapparatet. Det er en ny teknik, som vi har udviklet i projektet, og som erhvervspartnerne er ved at patentere,” fortæller projektleder og arkitekt Johannes Portielje Rauff Greisen fra Teknologisk Institut.

”Vi kan sætte hver enkelt lysleder et vilkårligt sted og justere placeringen af armeringsjern og bindere, så den ikke karambolerer med lyslederne. Det koster ikke meget mere end et par kroner at sætte den, så for et par tusind kroner kan man f.eks. få skrevet sit navn eller husnummer i selve huset. Eller man kan lege med mønstre og logoer. Men den største fordel ved Brightwall er, at man kan få dagslys ind i en bygning på steder, hvor vinduer måske ville give for meget lys og varme, eller hvor man ikke er interesseret i, at folk kan kigge ind. Og samtidig selvfølgelig, at vi får noget termisk masse ud i facaden og dermed kan stabilisere indeklimaet og nedsætte husets energiforbrug.”

Væggen laves som en sandwichkonstruktion af beton med isoleringsskum i midten. Den kan være op til 30 cm tyk, og alligevel ser den papirtynd ud, hvis man holder en hånd op på den ene side. Man ser kun skyggen af hånden, for lyslederne fungerer udelukkende som transportører af lys, ikke som vinduer; det er de for små til.

Brightwall-panelet klarer sig samtidig rigtig godt i brandtests, takket være de nyudviklede lysledere. Det betyder, at panelet kan leve op til bygningsreglementet og bruges i praksis. Næste skridt er at effektivisere produktionen af lysledere, så prisen kan komme ned.

Artiklen er oprindeligt publiceret på DTU. 

Markedet for 3D-printet beton bliver fordoblet i løbet af de næste fem år
Markedet for 3D-printet beton bliver fordoblet i løbet af de næste fem år

Beton: 3D-print af beton står over for sit store gennembrud. I løbet af de næste fem år bliver teknologien billigere og hurtigere end traditionelle metoder.

Læs mere
Hvorfor anvende grøn beton?
Hvorfor anvende grøn beton?

Beton er det mest anvendte konstruktionsmateriale i verden, og det er ikke uden grund, da betonen har stor fleksibilitet, høj styrke og god holdbarhed. Vi har samlet en række links, der gør dig kl ...

Læs mere
'Øjne' i beton skal sikre fremtidens byggeri mod revner

Beton: Et nyt dansk firma har taget patent på verdens første kommercielle plastfiber-sensorsystem, som måler fugt og revner i beton. Systemet skal sikre fremtidens byggeri mod revner og kollaps og slutte ...

Læs mere

Deltag i debatten

Byggeri og Anlæg - artikler og arrangementer

Nyeste byggejob fra Jobfinder

luk
close