Arhitectura solară este o abordare arhitecturală pentru construirea unei varietăți de clădiri folosind energie solară curată și regenerabilă . Direct legate de acest demers sunt: optica , termodinamica , electronica , fotovoltaica , stiinta materialelor , economisirea energiei .
O astfel de arhitectură este caracterizată atât de specificul designului clădirii solare pasive, cât și de cel activ.
Caracteristicile cheie sunt orientarea clădirilor la soare, luarea în considerare a spațiului înconjurător, alegerea materialelor cu masă termică favorabilă și proprietăți de împrăștiere a luminii. idee de proiectare a clădirii solare pasivea apărut în Grecia antică în jurul secolului al V-lea î.Hr. Până atunci, principala sursă de combustibil în Grecia era cărbunele , dar din cauza deficitului acut de lemn, a fost necesar să se găsească o nouă modalitate de încălzire a locuințelor [1] .
Grecii au început să folosească materiale de construcție care absorb energia solară, în principal piatră, precum și pentru a orienta clădirile spre sud și pentru a asigura copertine și porticuri [2] .
Socrate a spus:
„În casele orientate spre sud, soarele intră în portic iarna, iar vara strălucește direct deasupra capului, creând umbră sub acoperiș.”
Romanii au îmbunătățit designul grecesc prin acoperirea ferestrelor din partea de sud cu diferite tipuri de materiale transparente [1] [3] .
Un alt exemplu de arhitectură solară timpurie sunt locuințele rupestre din regiunile de sud-vest ale Americii de Nord [4] [5]
| Pereții albi ai caselor și bisericilor din Santorini | Peretele negru al unei case din Norvegia |
Culoarea pereților joacă, de asemenea, un rol important. Pe insulele grecești, pereții clădirilor sunt vopsiți în mod tradițional în alb pentru a reflecta mai bine razele soarelui în căldură și pentru a menține în interior răcoros. Pereții acoperiți cu var alb și acoperișurile albastre sunt un stil tipic apreciat de turiștii care vizitează sudul.
În nord, în țările scandinave, este exact opusul: casele sunt vopsite în negru, astfel încât pereții să absoarbă mai bine căldura soarelui. Un material potrivit este bazalt , deoarece este negru și are o capacitate ridicată de căldură.
Încarnarea modernă a arhitecturii solare a fost marcată de utilizarea fotovoltaicii în scopuri practice de transformare a luminii solare în energie electrică.
În 1954, Bell Labs a anunțat crearea primelor celule solare. În 1973, Universitatea din Delaware a construit una dintre primele case din lume alimentate cu energie solară.
În 1984, proiectat de Alexandros Tombazisîn suburbia ateniană Pefka , în conformitate cu principiile arhitecturii solare, a fost construit „Iliako-Chorio” ( „Ηλιακό Χωριό” , „Satul însorit”).
Elementele de proiectare a clădirii solare active includ: sere, module, stocare de căldură și energie, coșuri de fum, tracker solar, mască solară și parabolă solară.
| Sere în Canada | Parabola solară în Auroville |
Sera reține căldura de la soare. Într-o seră cu geam dublu apar trei efecte: lipsa convecției (din cauza blocării aerului); retenție a fasciculului (solul absoarbe fotonii , îi emite cu energie infraroșie mai mică, sticla reflectă această radiație infraroșie la sol): conductivitate termică scăzută (cu geam dublu).
O parabolă solară (sau oglindă parabolică) concentrează lumina soarelui pentru a produce temperaturi ridicate. Bazate pe o oglindă paraboloid, cuptoarele solare au fost folosite pentru gătit încă de la începutul secolului al XX-lea.
Parabola solară poate fi folosită și pentru construcții industriale. Cuptorul solar al lui Odeily , care include 63 de heliostate , asigură încălzirea la o astfel de temperatură încât până și un diamant se topește .
| Module fototermice | Placi fotovoltaice |
Modulele fototermale transformă lumina soarelui în căldură, încălzind apa din casă [6] . Aceste module au devenit populare în țările mediteraneene. În Grecia și Spania, 30-40% din case sunt echipate cu acest sistem.
În casele private, un duș în aer liber este popular, al cărui rezervor este încălzit de lumina soarelui.
Modulele fotovoltaice transformă energia solară în energie electrică. Modulele solare clasice din siliciu au o eficiență de până la 25%, dar sunt rigide. Modulele solare cu peliculă subțire sunt flexibile, dar au o eficiență mai mică și o viață scurtă. [6]
Acumularea de energie electrică este asigurată de o centrală electrică cu acumulare prin pompare , dar unele modalități de aranjare a casei sunt posibile pe bază de do-it- self .
tracker solarurmărește mișcarea soarelui pe cer. Întorcându-se după el, trackerul captează lumina, care, cu ajutorul modulelor, se transformă în electricitate și încălzește casa prin sticlă transparentă [7] .
Masca solară asigură schimbări sezoniere ale climei, astfel încât să existe mai multă umbră vara și lumină iarna. Casa este construită în așa fel încât acoperișul să protejeze de soare vara pentru a evita supraîncălzirea, dar iarna acoperișul lasă să intre razele solare [8] .
Coșul de fum solar poate fi asociat cu un coș de badgir sau din lemn pentru un efect mai puternic.
Arhitectura solară devine treptat un stil relativ independent care urmează în mod formal tradițiile constructivismului și funcționalismului , dar este din ce în ce mai inspirat de arhitectura organică [9] .
Unul dintre primii zgârie-nori mari , clădirea Conde Nast , cu panouri solare încorporate și tehnologie eficientă din punct de vedere energetic, a fost construit în 1995 la New York [4] .
În 2009, în Taiwan a fost finalizată construcția unui stadion multifuncțional din Kaohsiung , proiectat de celebrul arhitect japonez Toyeo Ito , care a folosit activ principiile arhitecturii solare [10] .
| Condé Nast la New York | Stadionul Național din Kaohsiung |
Pentru Jocurile Olimpice din 2016 de la Rio de Janeiro , a fost planificată ridicarea unui turn solar al orașului ( ing. Solar City Tower ) [11] [12] .
Arhitectura solară necesită o investiție mare, dar prețul plătește, deoarece rezidenții au o sursă funcțională de energie regenerabilă și curată. Cu beneficiul aparent al altor moduri de extragere, populația trebuie să plătească din ce în ce mai mult prea mult. Accidentul de la centrala nucleară Fukushima-1 a devenit o catastrofă ecologică a secolului XXI [13] .
Încălzirea globală a provocat deja dispariția unor specii de insecte și mamifere [14] .
Articolele despre arhitectura solară critică costul inițial ridicat al acesteia. În același timp, criticii admit că există beneficii notabile după ce împrumuturile sunt rambursate [15] [16] [17] [18] .