Solararkitektur är ett arkitektoniskt tillvägagångssätt för att bygga en mängd olika byggnader med hjälp av ren och förnybar solenergi . Direkt relaterade till detta tillvägagångssätt är: optik , termodynamik , elektronik , fotovoltaik , materialvetenskap , energibesparing .
Sådan arkitektur kännetecknas av särdragen hos både passiv solenergibyggnadsdesign och aktiv.
Nyckelfunktionerna är byggnadernas orientering mot solen, hänsyn till det omgivande utrymmet, valet av material med gynnsam termisk massa och ljusspridningsegenskaper. designidé för passiv solenergibyggnaddök upp i det antika Grekland runt det femte århundradet f.Kr. Fram till dess var den huvudsakliga bränslekällan i Grekland träkol , men på grund av den akuta bristen på ved var det nödvändigt att hitta ett nytt sätt att värma bostäder [1] .
Grekerna började använda byggmaterial som absorberar solenergi, främst sten, samt för att orientera byggnader söderut och sörja för markiser och portiker [2] .
Sokrates sa:
"I hus som vetter mot söder kommer solen in i portiken på vintern, och på sommaren lyser den direkt ovanför och skapar skugga under taket."
Romarna förbättrade grekisk design genom att täcka fönstren på södra sidan med olika typer av genomskinliga material [1] [3] .
Ett annat exempel på tidig solararkitektur är grottbostäderna i de sydvästra regionerna i Nordamerika [4] [5]
| Vita väggar av hus och kyrkor i Santorini | Svart vägg av ett hus i Norge |
Färgen på väggarna spelar också en viktig roll. På de grekiska öarna är byggnadernas väggar traditionellt målade vita för att bättre reflektera solens strålar i värmen och hålla inomhus svala. Vita kalktäckta väggar och blå tak är en typisk stil som uppskattas av turister som besöker södern.
I norr, i de skandinaviska länderna, är det tvärtom: husen är svartmålade så att väggarna absorberar solens värme bättre. Ett lämpligt material är basalt , eftersom det är svart och har hög värmekapacitet.
Den moderna inkarnationen av solararkitektur präglades av användningen av solceller för de praktiska syftena att omvandla solljus till elektrisk energi.
1954 tillkännagav Bell Labs skapandet av de första solcellerna. 1973 byggde University of Delaware ett av världens första solcellsdrivna hus.
1984, designad av Alexandros Tombazisi den atenska förorten Pefka , i enlighet med principerna för solararkitektur, byggdes "Iliako-Chorio" ( "Ηλιακό Χωριό" , "Sunny Village").
Aktiva solenergibyggnadsdesignelement inkluderar: växthus, moduler, värme- och ellagring, skorstenar, solspårare, solmask och solparabel.
| Växthus i Kanada | Solparabel i Auroville |
Växthuset håller värmen från solen. Tre effekter uppstår i ett dubbelglasat växthus: ingen konvektion (på grund av luftblockering); strålretention (mark absorberar fotoner , avger dem med lägre infraröd energi, glas reflekterar denna infraröda strålning till marken): låg värmeledningsförmåga (med dubbelglas).
En solparabel (eller parabolisk spegel) koncentrerar solljus för att producera höga temperaturer. Baserad på en paraboloid spegel har solugnar använts för matlagning sedan början av 1900-talet.
Solparabeln kan även användas för industriellt byggande. Odeilys solugn , som inkluderar 63 heliostater , ger uppvärmning till en sådan temperatur att även en diamant smälter .
| Fototermiska moduler | Solcellsplattor |
Fototermiska moduler omvandlar solljus till värme och värmer vattnet i huset [6] . Dessa moduler har blivit populära bland Medelhavsländerna. I Grekland och Spanien är 30-40 % av husen utrustade med detta system.
I privata hem är en utomhusdusch populär, vars tank värms upp av solljus.
Fotovoltaiska moduler omvandlar solenergi till elektricitet. Klassiska solcellsmoduler i kisel har en verkningsgrad på upp till 25 %, men de är styva. Tunnfilmssolcellsmoduler är flexibla, men har lägre effektivitet och kort livslängd. [6]
Ansamlingen av elektrisk energi tillhandahålls av ett pumpkraftverk , men vissa sätt att ordna ditt hem är möjliga på gör-det- själv -basis .
solar trackerspårar solens rörelse på himlen. Vändande efter honom fångar spåraren ljuset, som med hjälp av moduler förvandlas till elektricitet och värmer upp huset genom genomskinligt glas [7] .
Solmasken ger säsongsbetonade klimatförändringar så att det blir mer skugga på sommaren och ljus på vintern. Huset är byggt på ett sådant sätt att taket skyddar mot solen på sommaren för att undvika överhettning, men på vintern släpper taket in solljus [8] .
Solskorstenen kan kombineras med en badgir eller träskorsten för en starkare effekt.
Solararkitektur håller gradvis på att bli en relativt självständig stil som formellt följer konstruktivismens och funktionalismens traditioner , men som alltmer inspireras av organisk arkitektur [9] .
En av de första stora skyskraporna , Conde Nast Building , med inbyggda solpaneler och energieffektiv teknologi, byggdes 1995 i New York [4] .
År 2009 slutfördes byggandet av en multifunktionell stadion i Kaohsiung i Taiwan , designad av den berömda japanska arkitekten Toyeo Ito , som aktivt använde principerna för solararkitektur [10] .
| Condé Nast i New York | Nationalstadion i Kaohsiung |
För de olympiska spelen 2016 i Rio de Janeiro var det planerat att uppföra ett solenergistadstorn ( eng. Solar City Tower ) [11] [12] .
Solararkitektur kräver en hög investering, men priset lönar sig eftersom invånarna har en fungerande källa till förnybar och ren energi. Med den till synes nytta av andra sätt att utvinna den, måste befolkningen i allt högre grad betala för mycket. Olyckan vid kärnkraftverket Fukushima-1 har blivit en miljökatastrof under 2000-talet [13] .
Den globala uppvärmningen har redan orsakat utrotningen av vissa arter av insekter och däggdjur [14] .
Artiklar om solararkitektur kritiserar dess höga initiala kostnad. Samtidigt medger kritiker att det finns märkbara fördelar efter att lånen är återbetalda [15] [16] [17] [18] .