Napelemes építészet

A napelemes építészet olyan építészeti megközelítés, amellyel különféle épületek építhetők tiszta és megújuló napenergia felhasználásával . Közvetlenül ehhez a megközelítéshez kapcsolódnak: optika , termodinamika , elektronika , fotovoltaika , anyagtudomány , energiatakarékosság .

Az ilyen építészetet mind a passzív, mind az aktív napelemes épületek tervezésének sajátosságai jellemzik.

Passzív napelemes épülettervezés

Legfontosabb jellemzői az épületek nap felé való tájolása, a környező tér figyelembevétele, a kedvező hőtömegű és fényszórási tulajdonságú anyagok megválasztása. passzív napelemes épület tervezési ötleteaz ókori Görögországban a Kr.e. V. század környékén jelent meg . Görögországban addig a fő tüzelőanyag a szén volt , de az akut fahiány miatt új módot kellett találni a lakások fűtésére [1] .

A görögök elkezdték használni az építőanyagokat, amelyek elnyelik a napenergiát, főként a követ, valamint az épületek déli tájolására, valamint napellenzők és karzatok kialakítására [2] .

Szókratész azt mondta:

„A déli fekvésű házakban a nap télen belép a karzatba, nyáron pedig közvetlenül a fejünk felett süt, árnyékot teremtve a tető alatt.”

A rómaiak továbbfejlesztették a görög dizájnt azáltal, hogy a déli oldalon lévő ablakokat különféle átlátszó anyagokkal borították [1] [3] .

A korai szoláris építészet másik példája az Észak-Amerika délnyugati régióiban található barlanglakások [4] [5]

Szantorini házak és templomok fehér falai Fekete fal egy ház Norvégiában

A falak színe is fontos szerepet játszik. A görög szigeteken az épületek falait hagyományosan fehérre festik, hogy jobban visszaverjék a napsugarakat a melegben, és hűvös maradjanak a beltérben. A fehér mészborítású falak és a kék tetők tipikus stílust képviselnek a délre látogató turisták körében.

Északon, a skandináv országokban ennek az ellenkezője igaz: a házakat feketére festik, hogy a falak jobban elnyelik a nap melegét. Alkalmas anyag a bazalt , mivel fekete és nagy hőkapacitású.

Aktív napelemes épülettervezés

A napelemes építészet modern megtestesülését a fotovoltaikának a gyakorlati célokra való felhasználása jellemezte, hogy a napfényt elektromos energiává alakítsák.

1954-ben a Bell Labs bejelentette az első napelemek elkészítését. 1973-ban a Delaware Egyetem építette a világ egyik első napelemes házát.

1984-ben, Alexandros Tombazis tervezteaz athéni Pefka külvárosban a napelemes építészet elveinek megfelelően megépült az "Iliako-Chorio" ( "Ηλιακό Χωριό" , "Sunny Village").

Az aktív napelemes épületek tervezési elemei: üvegházak, modulok, hő- és energiatárolók, kémények, napelemes nyomkövető, napelemes maszk és szoláris parabola.

Üvegház Kanadában Napparabola Auroville -ben

Az üvegház megtartja a nap hőjét. A dupla üvegezésű üvegházban három hatás jelentkezik: nincs konvekció (a levegő elzáródása miatt); sugárvisszatartás (a talaj elnyeli a fotonokat , kisebb infravörös energiával bocsátja ki, az üveg ezt az infravörös sugárzást visszaveri a talajra): alacsony hővezető képesség (dupla üvegezéssel).

A szoláris parabola (vagy parabola tükör) koncentrálja a napfényt, hogy magas hőmérsékletet hozzon létre. A paraboloid tükörre épülő szoláris sütőket a 20. század eleje óta használják főzéshez .

A napelemes parabola ipari építkezésekhez is használható. Az Odeily napelemes kemencéje , amely 63 heliosztátot tartalmaz , olyan hőmérsékletre melegíti fel, hogy még a gyémánt is megolvad .

Fototermikus modulok Fotovoltaikus csempe

A fototermikus modulok a napfényt hővé alakítják, felmelegítve a vizet a házban [6] . Ezek a modulok népszerűvé váltak a mediterrán országok körében. Görögországban és Spanyolországban a házak 30-40%-a van felszerelve ezzel a rendszerrel.

A magánházakban népszerű a kültéri zuhanyzó, amelynek tartályát napfény melegíti.

A fotovoltaikus modulok a napenergiát elektromos árammá alakítják. A klasszikus szilícium napelem modulok hatásfoka akár 25%, de merevek. A vékonyrétegű napelem modulok rugalmasak, de alacsonyabb hatásfokkal és rövid élettartammal rendelkeznek. [6]

Az elektromos energia felhalmozását egy szivattyús tárolós erőmű biztosítja , de a lakás elrendezésének néhány módja barkácsolással is megoldható .

napelemes nyomkövetőnyomon követi a nap mozgását az égen. Utána kanyarodva a nyomkövető rögzíti a fényt, ami modulok segítségével elektromossággá változik, és átlátszó üvegen keresztül felmelegíti a házat [7] .

A napelemes maszk gondoskodik az éghajlat évszakos változásairól, így nyáron több árnyék, télen pedig fény lesz. A ház úgy épült, hogy nyáron a tető véd a napfénytől, nehogy túlmelegedjen, télen viszont a tető beengedi a napfényt [8] .

A napkollektoros kémény párosítható badgir vagy fa kéménnyel az erősebb hatás érdekében.

Nevezetes építészeti struktúrák

A szoláris építészet fokozatosan viszonylag független stílussá válik, amely formálisan követi a konstruktivizmus és a funkcionalizmus hagyományait, de egyre inkább az organikus építészet ihlette [9] .

Az egyik első nagy felhőkarcoló , a beépített napelemekkel és energiahatékony technológiával felszerelt Conde Nast Building 1995-ben épült New Yorkban [4] .

2009- ben Tajvanon befejeződött egy multifunkcionális stadion építése Kaohsiungban , amelyet a híres japán építész , Toyeo Ito tervezett , aki aktívan alkalmazta a napelemes építészet elveit [10] .

Condé Nast New Yorkban Nemzeti Stadion Kaohsiungban

A 2016 -os Rio de Janeirói Olimpiai Játékokra egy napelemes várostorony ( eng. Solar City Tower ) felállítását tervezték [11] [12] .  

Környezeti előnyök

A napelemes építészet magas befektetést igényel, de az ár megtérül, mivel a lakosok működőképes megújuló és tiszta energiaforrással rendelkeznek. A kitermelés más módjainak látszólagos előnyei miatt a lakosságnak egyre inkább túl sokat kell fizetnie. A Fukusima-1 atomerőmű balesete a 21. század környezeti katasztrófájává vált [13] .

A globális felmelegedés már egyes rovar- és emlősfajok kihalását okozta [14] .

Kritika

A napelemes építészetről szóló cikkek kritizálják annak magas kezdeti költségeit. A kritikusok ugyanakkor elismerik, hogy a kölcsönök visszafizetése után észrevehető előnyökkel jár [15] [16] [17] [18] .

Lásd még

Irodalom

Jegyzetek

  1. 1 2 Perlin, J. Passive Solar History California Solar Center . Letöltve: 2015. március 30.
  2. Passive Solar Design – A History GreenBuilding.com Letöltve 2015. március 25-én.
  3. A görög dizájn és technológia hét ókori csodája Archiválva : 2017. november 5. a Wayback Machine Ecoistnál . 2015. április 19
  4. 1 2 A napelem története archiválva : 2018. november 20., a Wayback Machine (2012. március 8.) Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma. Letöltve: 2015. március 26.
  5. Jövőképünk (2015, január 1.) Oxford P.V. Letöltve: 2015. március 29.
  6. 1 2 Napelemek és modulok . ECOTECO. Letöltve: 2019. november 2. Az eredetiből archiválva : 2018. szeptember 6..
  7. Napelemes nyomkövető rendszer - nyomkövető napelemekhez . msd.com.ua Letöltve: 2019. november 2. Az eredetiből archiválva : 2018. szeptember 11.
  8. Heliodome Youtube . Letöltve: 2018. augusztus 30. Az eredetiből archiválva : 2020. szeptember 25.
  9. Stefan Behling, Sophia Behling: Sol Power - Die Evolution der Solaren Architektur . Prestel, München 1996, ISBN 3-7913-1651-6  (német)
  10. Charles Bagley. Tajvan napelemes stadionja 100%-ban a  nap energiájával működik . The Guardian (2010. augusztus 3.). Letöltve: 2019. november 2. Az eredetiből archiválva : 2017. május 22.
  11. Solar City  Tower . rafaa.ch. Letöltve: 2019. november 2. Az eredetiből archiválva : 2019. december 17.
  12. Juan Rodriguez. Solar City Tower – Brazil 2016 Olimpiai Játékok  (angol) . thebalancesmb.com (2018. április 21.). Letöltve: 2019. november 2. Az eredetiből archiválva : 2018. szeptember 6..
  13. Fukusima szennyezett talaja 30 évig megsemmisül . Vesti.ru (2011. október 29.). Letöltve: 2019. november 2. Az eredetiből archiválva : 2020. február 2.
  14. Tokió, Kiotó és  környéke . - Le Routard, 2016. - 98. o.
  15. Laboret és Villoz. Fotovoltaikus berendezések  . — Dunod. - 2012. - S. 13.
  16. Kaan, H. (2009, június 12.). Az építészek csak vonzó épületeket szeretnének kialakítani ECN . Letöltve: 2015. április 19.
  17. Maehlum, M. (2015, március 23.). Mennyibe kerülnek a napelemek . Archivált 2018. augusztus 31. a Wayback Machine Energy Tájékoztatóban . Letöltve: 2015. április 19.
  18. Laboret és Villoz. Fotovoltaikus berendezések  (neopr.) . — Dunod. - 2012. - S. 13.

Linkek