Использование солнечных и других возобновляемых видов энергии. «Солнечный дом»: схемные решения, здания с регулируемыми защитными свойствами. – 1 час

Проектирование солнечных домов

Энергетический кризис в середине 70-х годов поставил перед европейскими архитекторами и градостроителями новые задачи.

Проблема экономного расходования энергии и более эффективного ее использования в экологически устойчивых формах приобрела огромное значение для многих реалистически мыслящих архитекторов. В те времена было разработано и создано множество новых конструкций, базирующихся на идее интенсивного использования экологичных форм энергии для отопления, охлаждения, естественной вентиляции, освещения и производства электричества. В частности, для ограждающих конструкций зданий были созданы полупрозрачная теплоизоляция, усовершенствованные системы солнцезащиты, новые типы стекла и новые формы фасадных конструкций.

Замечательные стекла. Архитекторы и строители всего мира уже много сотен лет придерживаются мнения, что доступ естественного света через прозрачные конструкции улучшает качество жизни. Но со времени введения в большинстве европейских стран новых норм теплоизоляции, начавшегося с 90-х годов, обычные окна, световые фонари и другие светопрозрачные конструкции стали рассматривать в качестве главного проводника энергетического легкомыслия, заставляющего «топить улицу».
Изменившаяся позиция общественности заставила промышленность и строительную сферу перестать экономить стекло, делая окна с двойным и тройным остеклением, а также заняться изобретением новых типов стекла. Сами стекла перестали быть куском стеклопроката, превратившись в изделия высокой технологии. Стекла, покрытые специальным теплоизолирующим слоем, имеют характеристики по теплозащите выше, чем у обычных стекол в 2-2,5 раза, они обеспечивают высокую степень теплоизоляции и использования солнечной энергии. Например, оконные блоки из стекла марки Айплюс ЗИкс обладают свойствами, особенно привлекательными для так называемого «экологического» остекления, для оранжерей и для остекления в жарком солнечном климате. Коэффициент теплопередачи у этой марки стекла равен 0,4 Вт/кв. м °С, что существенно лучше, чем установлено европейскими стандартами по теплоизоляции. Такие стекла целесообразно применять в проектах энергопассивного жилища с нулевым потреблением энергии из внешних централизованных источников.

Защитно-преобразующие системы. Система трансформации солнечного света марки Хюппе обеспечивает оптимальную защиту от теплоты и слепящей яркости солнечного излучения, доставляя рассеянный свет вглубь помещений. Система состоит из двух жалюзийных слоев - солнцеотражающего и противоблескового, устанавливаемых внутри зданий.
Первый слой представляет собой систему прозрачных призматических ламелей из специального пластика. Устанавливаемые перпендикулярно вектору излучения, они отражают прямой солнечный свет, но пропускают рассеянный свет. Проникая через первый слой, световой поток отклоняется вглубь помещения с помощью второго слоя - противоблесковых жалюзи, которые представляют собой систему жестких ламелей параболического сечения из частично перфорированного алюминия. Верхняя часть ламелей имеет зеркальную отражающую поверхность, нижняя - матовую.
Экранирующие жалюзи из гофрированного пластика вставляются в оконные блоки и другие элементы двойного остекления, в том числе стеклопакеты, и помогают создавать светлые пространства, прохладные даже жарким летом. Основой конструкции является специально ориентированный гофрированный экран с зонами, блокирующими свет, и прозрачными. Прямой солнечный свет отражается от одной части поверхностей экрана, обработанных напылением, в то время как другая пропускает рассеянный свет. Коэффициент теплопередачи составляет около 1,6 Вт/кв. м °С.

Полупрозрачные системы изоляции. В современной европейской «солнечной» архитектуре стали не редкостью многофункциональные фасадные системы. Такие системы регулируют поступление потока солнечной энергии внутрь здания, гарантируя тепловую комфортность и достаточное дневное освещение помещений.
Система полупрозрачной изоляции марки Гелиоран может использоваться и как свето-прозрачное ограждение с теплоизолирующими свойствами, и как коллектор солнечной энергии для отопления. В качестве источника естественной освещенности система Гелиоран работает лучше, чем обычное остекление, так как перераспределяет световой поток равномерно-направлено и обеспечивает его поступление в темные углы. В качестве солнечного коллектора система Гелиоран экономит около 200 киловатт-часов энергии в год на одном квадратном метре поверхности. Фасады из Гелиорана не выцветают, пожаробезопасны и достаточно привлекательны.

Принцип действия полупрозрачной фасадной теплоизолирующей системы марок Капипэйн и Капилюкс основан на отдаче солнечной энергии поглощающей черной стене, которая через некоторое время отдает полученную энергию с другой стороны. То есть, наружные стены с помощью этих систем превращаются из поверхностей, теряющих тепло, в поверхности, «впитывающие» тепло солнца. Панели системы Капипэйн делаются из массы отрезков тонкостенных трубок-капилляров диаметром около 3,5 мм, расположенных перпендикулярно плоскости панели.
Панели системы Капилюкс представляют собой панель Капипэйн, защищенную с двух сторон стеклянными листами от загрязнения. Панели марки Капилюкс обычно в два раза тоньше трехслойных железобетонных панелей и имеют коэффициент теплопередачи 0,8 Вт/кв. м °С.
Полупрозрачный теплоизоляционный материал Солфас используется по трем направлениям: пассивное использование солнечной энергии, светопрозрачное и светораспределяющее ограждение, воздушно-водяной коллектор солнечной энергии. Материал представляет собой трубчато-волокнистый плексиглаз или оргстекло, ориентированный перпендикулярно ограждаемой плоскости. Пластиковая сотообразная масса помещена между листом стекла и абсорбирующей пластиной, а вся композиция заключается в раму. Система марки Солфас действует по принципу, аналогичному для системы Капилюкс, но требует защиты от прямой солнечной радиации экранирующими устройствами.

Отопительные коллекторы. Системы воздушного отопления зданий, основанные на тепловых коллекторах типа «солнце-воздух» представляют собой серьезную альтернативу обычным остекленным фасадам. Выполняя все стандартные фасадные функции, воздушные коллекторы экономят энергию на отопление зданий. Будучи незначительно дороже стандартных систем фасадного остекления, коллекторы имеют достаточно большие габариты. Это обстоятельство позволяет использовать их в качестве формообразующих конструкций на фасадах и крышах зданий. Высокая степень заводской готовности коллекторов требует только монтажа модульной конструкции и ее обвязки с помощью унифицированных муфтовых соединений. Вакуумный отопительный трубчатый коллектор марки Астрон является сегодня наиболее передовой системой экологической солнечной энергетики в своей категории с КПД равным 67%. Такой КПД показывает коллектор при уровне солнечного излучения около 800 Вт/кв.м °С. и разнице температур между коллектором и окружающей средой в 30 градусов. Высокая теплоизолирующая способность коллекторов системы Астрон приносит значительно большую теплоотдачу, чем обычные плоские коллекторы. Отличные характеристики системы Астрон дополняются различными устройствами, поставляемыми в комплекте: автоматической системой защиты от перегрева, системой хранения нагретой воды, насосом, работающим от солнечных батарей, регуляторами.

Синергетические фасады. Фотогальванические или просто фотоэлементы, составляющие солнечные батареи, все чаще стали появляться на крышах домов в Европе, Азии, Америке и даже в России. Габариты блоков фотогальванических батарей сегодня достигают солидных размеров 2 х 3,5 метра. Эти системы солнечной энергетики устанавливаются не только на крышах, но и в фасадные элементы с двойным и многослойным остеклением, а также в окна с жалюзи. Производители, учитывая эстетические требования, поставляют на рынок солнечные батареи в рамах и без них двенадцати цветов.

Правила проектирования солнечных домов.

Форма дома и уровень теплоизоляции.

Первым этапом проектирования солнечного дома считается выбор оптимальной формы здания. Как правило, рекомендуется компактная, близкая к квадрату форма плана с минимальным периметром наружных стен.

Показателем компактности служит коэффициент, равный отношению площади наружных стен к внутреннему объему здания. Для уменьшения поверхности наружных стен могут использоваться цилиндрические, полусферические и другие нетрадиционные формы.

Для уменьшения энергопотребления пересматриваются многие нормативы проектирования ограждающих элементов здания, усиливаются их теплоизолирующие свойства путем применения более совершенных изоляционных материалов, ликвидации инфильтрации и продувания через дверные и оконные проемы, применения тройного остекления в холодных районах. Большой эффект дает дифференциация помещений по энергопотребностям и режиму эксплуатации. Малоотапливаемые помещения (шкафы, кладовые, санузлы, гаражи и др.) рекомендуется размешать вдоль северной стены как буферные элементы.

Дата добавления: 2014-12-16