Солнечная архитектура

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Солнечная архитектура — это архитектурный подход к возведению разнообразных зданий, использующих чистую и возобновляемую солнечную энергию. Непосредственное отношение к этому подходу имеют: оптика, термодинамика, электроника, фотовольтаика, материаловедение, энергосбережение.

Для такой архитектуры характерна специфика как пассивного солнечного строительного дизайна, так и активного.

Пассивный солнечный строительный дизайн[править | править код]

Ключевой особенностью является ориентация зданий на солнце, учёт окружающего пространства, выбор материалов с благоприятной тепловой массой и свойствами рассеивания света. Идея пассивного солнечного строительного дизайна (англ.) появилась в Древней Греции около пятого века до нашей эры. До того основным источником топлива в Греции был древесный уголь, но из-за острой нехватки древесины необходимо было найти новый способ отопления жилищ[1].

Греки начали использовать строительные материалы, поглощающие солнечную энергию, в основном камень, а также ориентировать здания на юг и предусматривать навесы и портики[2].

Сократ говорил:

«В домах, которые смотрят на юг, солнце проникает в портик зимой, а летом оно светит прямо над головой, создавая тень под крышей.»

Римляне улучшали греческий дизайн, закрывая окна с южной стороны различными видами прозрачных материалов[1][3].

Другой пример ранней солнечной архитектуры — это пещерные жилища в юго-западных регионах Северной Америки[4] [5]

Perissa eglise.jpg
Toit vegetal norvege.png
Белые стены домов и церкви в Санторини Чёрная стена дома в Норвегии

Цвет стен также играет немаловажную роль. На греческих островах стены зданий традиционно окрашены в белый цвет, чтобы в жару лучше отражать солнечное излучение и сохранять прохладу внутри помещений. Белые стены, покрытые известью, и голубые крыши — типичный стиль, ценимый приезжающими на юг туристами.

На севере в скандинавских странах наоборот: дома окрашены в черный цвет, чтобы стены лучше поглощали солнечное тепло. Подходящим материалом служит базальт, так как он чёрный и обладает высокой теплоёмкостью.

Активный солнечный строительный дизайн[править | править код]

Современное воплощение солнечной архитектуры ознаменовалось использованием фотовольтаики для практических целей преобразования солнечного света в электрическую энергию.

В 1954 году специалисты Bell Labs объявили о создании первых солнечных батарей. В 1973 году Делавэрский университет построил один из первых в мире домов с солнечной батареей.

В 1984 году по проекту Александроса Томбазиса (англ.) в афинском пригороде Пефки с соблюдением принципов солнечной архитектуры построена «Илиако-Хорио» («Ηλιακό Χωριό», «Солнечная деревня»).

К элементам активного солнечного строительного дизайна относятся: теплицы, модули, накопители тепловой и электрической энергии, дымоходы, солнечный трекер, солнечная маска и солнечная парабола.

Serre maison canada.png
Solar kitchen auroville.png
Теплица в Канаде Солнечная парабола в Ауровиле

Теплица сохраняет тепло от Солнца. В двойной остеклённой теплице возникают три эффекта: отсутствие конвекции (из-за блокировки воздуха); удерживание луча (земля поглощает фотоны, излучает их с более низкой инфракрасной энергией, стекло отражает это инфракрасное излучение на землю): низкая теплопроводность (при двойном остеклении).

Солнечная парабола (или параболическое зеркало) концентрирует солнечный свет для получения высоких температур. На основе зеркала-параболоида солнечные печи применялись для приготовления пищи с начала XX века.

Солнечная парабола может использоваться и для промышленного строительства. Одейлийская солнечная печь, включающая в себя 63 гелиостата, обеспечивает нагрев до такой температуры, что плавится даже алмаз.

Photothermic roof.png
Triple junction amorphous photovoltaic tiles.png
Фототермические модули Фотоэлектрические плитки

Фототермические модули преобразуют солнечный свет в тепло, нагревая воду в доме[6]. Эти модули стали популярными среди стран Средиземноморья. В Греции и Испании 30-40% домов оснащают этой системой.

Фотоэлектрические модули преобразуют солнечную энергию в электричество. Классические кремниевые солнечные модули имеют КПД до 25%, но они жёсткие. Тонкие плёночные солнечные модули гибкие, но имеют меньшую эффективность и недолгий срок службы. [6]

Накопление электрической энергии обеспечивает гидроаккумулирующая электростанция, но некоторые способы обустройства своего дома возможны по принципу «сделай сам».

Солнечный трекер (англ.) отслеживает движение Солнца в небе. Поворачиваясь вслед за ним, трекер улавливает свет, который с помощью модулей превращается в электричество и нагревает дом через прозрачное стекло[7].

Солнечная маска предусматривает сезонные изменения климата, чтобы летом было больше тени, а зимой света. Дом строится таким образом, что крыша защищает от солнца летом во избежание перегрева, но зимой крыша пропускает солнечный свет[8].

Солнечная дымовая труба может быть соединена с бадгиром или деревянной дымовой трубой для более сильного эффекта.

Известные архитектурные сооружения[править | править код]

Солнечная архитектура становится постепенно относительно независимым стилем, который формально следует традициям конструктивизма и функционализма, но всё больше вдохновляется органической архитектурой[9] .

Один из первых крупных небоскрёбов Конде-Наст-билдинг со встроенными солнечными панелями и энергоэффективной технологией был построен в 1995 году в Нью-Йорке[4].

В 2009 году завершилось на Тайване строительство многофункционального стадиона в Гаосюне по проекту известного японского архитектора Тоёо Ито, который активно использовал принципы солнечной архитектуры[10].

Condé Nast Building.JPG
WorkdGame2009 Stadium completed.jpg
Конде-Наст в Нью-Йорке Национальный стадион в Гаосюне

К Олимпийским играм 2016 года в Рио-де-Жанейро планировалось воздвигнуть солнечную городскую башню (англ. Solar City Tower)[11][12].

Экологические преимущества[править | править код]

Солнечная архитектура требует высоких инвестиций, но цена окупается, поскольку у жителей появляется работающий источник возобновляемой и экологически чистой энергии. При кажущейся выгоде других способов её добычи населению всё чаще приходится слишком дорого платить. Авария на АЭС Фукусима-1 стала экологической катастрофой XXI века[13].

Глобальное потепление уже стало причиной исчезновения некоторых видов насекомых и млекопитающих[14].

Критика[править | править код]

В статьях по поводу солнечной архитектуры критически оценивается её высокая первоначальная стоимость[15]. В то же время критики признают, что после погашения кредитов появляются заметные преимущества[16][17][18][19].

См. также[править | править код]

Литература[править | править код]

  • Sandra Leitte, Cosima Strobl, Angelika Hess; Bergische Universität Wuppertal (Hrsg.): SolarArchitektur4 : die deutschen Beiträge zum Solar Decathlon Europe 2010: Wegweisende Solararchitektur im Detail, Detail, Greenbooks, Institut für internationale Architektur, München 2011, ISBN 978-3-920034-48-5  (нем.).
  • Jürgen Claus: Kulturelement Sonne. Das solare Zeitalter. Edition Interfrom, Zürich 1997, ISBN 3-7201-5274-X  (нем.).

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 Perlin, J. Passive Solar History (2005, January 1) California Solar Center. Retrieved March 30, 2015.
  2. Passive Solar Design – A History (2010, February 1) GreenBuilding.com Retrieved March 25, 2015.
  3. Seven ancient wonders of Greek design and technology Ecoist. Retrieved April 19, 2015
  4. 1 2 The History of Solar (2012, March 8) U.S. Department of Energy. Retrieved March 26, 2015.
  5. Our Vision (2015, January 1) Oxford PV. Retrieved March 29, 2015.
  6. 1 2 Cолнечные батареи и модули (рус.). ECOTECO. Проверено 6 сентября 2018.
  7. Система слежения за Солнцем — трекер для солнечных батарей. msd.com.ua. Проверено 11 сентября 2018.
  8. Héliodome Youtube.
  9. [Stefan Behling, Sophia Behling: Sol Power - Die Evolution der solaren Architektur. Prestel, München 1996, ISBN 3-7913-1651-6(нем.)
  10. Charles Bagli. Taiwan's solar stadium 100% powered by the sun (англ.). The Guardian (Aug. 3, 2010). Проверено 6 сентября 2018.
  11. Solar City Tower (англ.). rafaa.ch. Проверено 6 сентября 2018.
  12. Juan Rodriguez. Solar City Tower - Brazil 2016 Olympic Games (англ.). thebalancesmb.com (April 21, 2018). Проверено 6 сентября 2018.
  13. Зараженную почву Фукусимы будут уничтожать 30 лет (рус.). Вести.ру (29 октября 2011). Проверено 7 сентября 2018.
  14. Tokyo, Kyoto et environs. — Le Routard, 2016. — P. 98.
  15. Maehlum, M. (2015, 23 марта). Сколько стоит солнечная панель?
  16. Labouret and Villoz. Установки photovoltaïques. — Dunod. — 2012. — P. 13.
  17. Kaan, H. (2009, June 12). Architects just want to develop attractive buildings ECN. Retrieved April 19, 2015.
  18. Maehlum, M. (2015, March 23). How Much Do Solar Panels Cost Energy Informative. Retrieved April 19, 2015.
  19. Labouret and Villoz. Installations photovoltaïques. — Dunod. — 2012. — P. 13.

Ссылки[править | править код]