Солнечная архитектура в каркасном доме

На рисунке выше проект Solar-5 архитектора Павла Анатольевича Казанцева — профессора кафедры Архитектуры и градостроительства ДВФУ, г.Владивосток, получивший награду «The Energy Globe World Award 2010/2011» в номинации «Earth». Сайты Павла Казанцева с другими его проектами и книгами можно посмотреть здесь или здесь.

Солнечная архитектура - это архитектурный подход, который учитывает Солнце для использования чистой и возобновляемой солнечной энергии. Она делится на два больших раздела:

1. Пассивная солнечная архитектура (более древняя и простая).

Правильная ориентация здания на Солнце, выбор материалов с благоприятной тепловой массой или светорассеивающими свойствами, рациональное использование остекления здания и проектирование помещений, в которых естественным образом циркулирует воздух, составляют классическую пассивную солнечную архитектуру.

Идея пассивного солнечного проектирования зданий впервые появилась в Греции примерно в пятом веке до нашей эры. Сократ писал: "В домах, которые смотрят на юг, зимой солнце проникает через портик, в то время как летом путь солнца проходит прямо над нашими головами и над крышей, так что есть тень".

С этого момента большинство цивилизаций ориентировали свои сооружения так, чтобы обеспечивать тень летом и обогрев зимой. Римляне усовершенствовали дизайн греков, покрыв окна, выходящие на южную сторону, различными типами прозрачных материалов, чтобы задержать в доме теплый воздух.

Дом, оборудованный системой пассивного солнечного отопления, должен иметь превосходную теплоизоляцию (минимум R=3,3 (м²•˚С)/Вт в стенах и R=5,3 (м²•˚С)/Вт в крыше). Что это означает для жителей Урала?

Во избежании перегрева в летнее время остекления южного и западного фасадов должны быть оборудованы эффективными затеняющими устройствами — тепловыми жалюзи или шторами (ставнями).

Строительство зданий с пассивной солнечной архитектурой стало особенно популярно к концу XX — началу XXI века.  В зависимости от климатического пояса и замысла архитектора дизайн «солнечного дома» может значительно отличаться. Стенка Трмба - одна из технически совершенных форм пассивной солнечной архитектуры.

Что такое солнечная стена Тромба?

Стену Тромба разработал Эдвард Морзе в 1881 г., а французский профессор Феликс Тромб возродил эту идею в 1960 году. Такое устройство стены позволяет собирать и накапливать в себе солнечную энергию за весь солнечный день, а потом это тепло отдавать помещению через определенное время (обычно время отдачи выпадает на ночь). В зависимости от толщины стены Тромба обеспечивается более длительная задержка в отдачи тепла помещению:

• при толщине стены 20 см – задержка происходит примерно на 5 ч;
• при толщине стены 40 см – задержка происходит примерно на 10…12 ч.

Стена Тромба может быть нет только бетонной, но и каменной или кирпичной. Чтобы улучшить теплоотдачу стены создаются специальные отверстия внизу и сверху стены для обеспечения естественной конвекции воздуха, а для более эффективной теплоотдачи устанавливают вентиляторы, для принудительной циркуляции. Для каркасных домов она может быть применима, но более рациональными, с нашей точки зрения, выглядят другие решения.

2. Активная солнечная архитектура

Использование солнечной энергии для получения электроэнергии и отопления здания, с использованием солнечных батарей и солнечных коллекторов.

Первоначальное развитие солнечной архитектуры было ограничено жесткостью и весом стандартных солнечных панелей. Продолжающееся развитие фотоэлектрических (PV) тонкопленочных солнечных батарей позволило создать легкий, но надежный способ использования солнечной энергии для снижения воздействия здания на окружающую среду.

Этот вопрос бегло рассмотрен в статье об экономии электроэнергии в каркасном доме.

Активная солнечная архитектура также включает в себя перемещение тепла и / или прохлады между временным накопителем тепла (теплоаккумулятором) и зданием, обычно в ответ на запрос термостата о нагреве или прохладе внутри здания.

Хотя теоретически этот принцип кажется полезным, значительные инженерные проблемы сводят на нет практически всю активную солнечную архитектуру на практике.

Наиболее распространенная форма активной солнечной архитектуры: накопление солнечного тепла в гравийном акумуляторе, с воздухом в качестве теплоносителя, иногда приводила к образованию в слое щебня токсичной плесени, которая потом вдувалась в дома вместе с пылью и радоном из щебня и земли.

Поэтому наша рекомендация на настоящий момент — использование классической пассивной солнечной архитектуры.

Принципы пассивной солнечной архитектуры в каркасном доме

• Знание движения солнца по небосводу в течение всего года используется для ориентации дома, его окон, расположения помещений, расчёта затеняющих ограждений, козырьков и крыши.
• Инсоляция помещений рассчитывается для каждого участка индивидуально, с учётом расположенных рядом складок рельефа, деревьев, зданий.
• Для каркасного дома обязательными становятся массивные теплоаккумуляторы, выравнивающие перепады температуры: плитный фундамент, стенка Тромба и т.п.
• Внешние жалюзи на окнах, защищающие дом от избыточного тепла летом также могут быть установлены при необходимости.
• Материалы, использованные для крыш, внешней и внутренней отделки также согласуются с архитектором «солнечного дома», во избежание нарушения теплового режима дома.

Заказать себе дом с солнечной архитектурой!