Слънчева енергия и архитектура: как слънцето оформя сградите

Едно от най-големите предимства на слънчевата енергия е, че сградите могат да бъдат проектирани така, че да максимизират количеството погълната от слънцето енергия. В контекста на градското развитие слънчевата архитектура може да помогне на цели общности отново да се свържат със собствените си местни ресурси.

Пасивен слънчев дизайн

Най-простата форма на слънчева архитектура е пасивният дизайн. Повечето такива системи изискват минимална поддръжка и почти не разчитат на механични уреди. Основните принципи на пасивния слънчев дизайн включват разбиране на нивата на слънчево облъчване през цялата година, както и базови познания за естествените процеси на пренос на енергия като проводимост и конвекция. Информационният сайт за зелено строителство Sustainable Sources посочва, че пасивният слънчев дизайн „е доказано, че създава сгради с ниски енергийни разходи, намалена поддръжка и превъзходен комфорт“.

Интегрирани във сградите фотоволтаици (BIPV)

Фотоволтаичните панели действат като слънчеви колектори и преобразуват слънчевата енергия в електричество. Времето на тромавите соларни панели, монтирани върху покривите на жилищните сгради, постепенно отминава. Новото поколение панели е известно като интегрирани във сградите фотоволтаици (Building Integrated Photovoltaics – BIPV). Този подход прави слънчевите панели неразделна част от естетиката на сградата – енергия вече може да се извлича както от маркизи и навеси, така и от самите покривни плочки. Справочникът Whole Building Design Guide отбелязва, че BIPV системите спестяват материали и разходи за електричество, като едновременно повишават архитектурната стойност и привлекателността на сградата.

Директен слънчев принос

Вследствие на наклона на Земята южната страна на една сграда в Северното полукълбо винаги получава най-много слънчева светлина. Затова стъклените прозорци, обърнати на юг, осигуряват най-простата форма на слънчево отопление. При системите с директен принос топлинната енергия на слънцето се акумулира от самите стени и подове на сградата. Материали като бетон и вещества като водата са отлични акумулатори на топлина. През дневните часове те поемат топлинна енергия чрез проводимост, а когато въздухът се охлади нощем, я отделят обратно в помещението, възстановявайки естественото равновесие. Според Sustainable Sources, когато половината до две трети от вътрешните повърхности на сграда са изградени от топлоакумулиращи материали, системата с директен принос може да използва 60–75% от слънчевата енергия.

Непряк слънчев принос

Системата с непряк принос използва конвекцията и парниковия ефект, за да загрява и преразпределя слънчевата енергия. Вместо слънчевата светлина да достига директно вътрешните повърхности, топлинната енергия се задържа още при южния прозорец. Стена, запълнена с вода, прихваща слънчевите лъчи, а процесът на конвекция излъчва натрупаната топлина в стените. Според Sustainable Sources температурата на тези водни стени може лесно да надхвърли 38°C (около 100°F).

История на слънчевата архитектура

Строителите вграждат слънчевата енергия в архитектурата си от хилядолетия. Древногръцките градове като Приене били устроени с ориентация на юг и използвали пасивно слънчево отопление и охлаждане. California Solar Center сочи археологически свидетелства от V в. пр.н.е., включително текстове на Аристотел и Сократ, които доказват, че древните гърци са познавали и ценели слънчевата архитектура. Древните римляни усъвършенствали гръцкия дизайн, като покрили южните прозорци със стъклени плочи. Римският архитектурен автор Витрувий, живял през I в. пр.н.е., по-късно създаде строителен кодекс, според който зимните помещения трябвало да бъдат ориентирани към югозападното залязващо слънце.

Заключение

Слънчевата архитектура съчетава древна мъдрост със съвременни технологии, предлагайки устойчив начин за намаляване на енергийните разходи и създаване на по-комфортна жизнена среда. Независимо дали става дума за пасивен дизайн, интегрирани фотоволтаици или правилна ориентация на прозорците, слънцето остава най-достъпният и безплатен източник на енергия за всяка сграда.