Wykorzystanie odnawialnej energii słońca we współczesnej, energooszczędnej architekturze i urbanistyce wpisuje się w działania na rzecz realizacji idei zrównoważonego rozwoju.
Architektura solarna jest ściśle związana z energooszczędnymi sposobami budowania. Do niedawna wykorzystywała jedynie energię słoneczną w sposób pasywny. Obecnie łączy różnorodne technologie pozyskiwania tej energii z rozwiązaniami energooszczędnymi.
O architekturze energooszczędnej zaczęło się mówić na świecie w latach 70. XX wieku. Wcześniej, w latach 60. ubiegłego stulecia, pracowano nad przezwyciężaniem problemów technicznych związanych z realizacją idei integracji architektury ze słońcem.
Ze względu na to, iż architektura solarna stanowi stosunkowo nowy kierunek w projektowaniu energooszczędnych technologii, architekci zaczęli poszukiwać takich rozwiązań, które, obok korzyści wynikających z zastosowania nowych trendów, byłyby także estetyczne. Tutaj pomogło im odpowiednio „wzbogacone” szkło.
Nowe technologie szkła, służąc pozyskiwaniu energii słonecznej, pozwalają na łączenie wnętrza budynku w nieograniczony sposób z jego otoczeniem. Takie detale architektoniczne, jakimi są np. okna, transparentne wykusze czy ogrody zimowe, nabierają dzięki niemu znaczenia nie tylko technologicznego, ale i estetycznego.
Wykorzystując nowoczesne produkty szklane, architekci projektujący budynki mogą już na bardzo wczesnym etapie inwestycji dobrać takie rozwiązania, które pozwolą pozyskać darmową energię ze słońca, wykorzystaną później do produkcji energii cieplnej bądź elektrycznej.
Wykonawcy mają obecnie do dyspozycji szeroką gamę zaawansowanych technicznie produktów ze szkła, które mogą być użyte we wszystkich wiodących technologiach solarnych.
Wśród szkła płaskiego, używanego do tworzenia wielkoformatowych elewacji budynków, jest m.in. szkło niskoemisyjne stosowane do okien w budynkach pasywnych.
- W takich budynkach znaczenie mają dwa elementy: zapobieganie utracie ciepła i pozyskiwanie energii z zewnątrz, przede wszystkim energii słonecznej. Dla spełnienia tego pierwszego warunku konieczne jest zapewnienie maksymalnej szczelności budynku i zredukowanie mostków termicznych. Taki efekt gwarantują m.in. super szczelne okna z szybami niskoemisyjnymi. – mówi Szymon Piróg, doradca techniczny w firmie Pilkington Polska.
- Okna czyli szkło plus ramy w domu pasywnym, powinny mieć współczynnik przenikania ciepła U nieprzekraczający 0,8 W/m2K i współczynnik g (czyli całkowitą przepuszczalność energii słonecznej) powyżej 50 proc. Ten ostatni parametr określa, ile energii słonecznej łącznie przepuszcza okno w wyniku bezpośredniego promieniowania oraz oddawania energii zaabsorbowanej przez szkło. Im wyższa wartość tego współczynnika, tym wyższe są zyski energetyczne. – dodaje Szymon Piróg.
Przykładem szkła niskoemisyjnego, które zaprojektowane jest właśnie po to, by stosować je w domach pasywnych, jest szkło Pilkington Optitherm™ GS. Użyte w dwukomorowych szybach zespolonych w odpowiedniej konfiguracji, może przewyższać kryteria dla przeszkleń domów pasywnych, zapewniając całkowitą przepuszczalność energii słonecznej (współczynnik g) na poziomie 63 proc. i wartość współczynnika Ug dla szyby na poziomie 0,6 W/m2K.
Z kolei superbezbarwne szkło Pilkington Optiwhite™ , o obniżonej zawartości żelaza, maksymalizuje przepuszczalność energii słonecznej i zwiększa sprawność modułu fotowoltaicznego. Posiada wysoką przepuszczalność światła (do 92 proc.) i przepuszczalność energii słonecznej (bezpośrednia przepuszczalność energii słonecznej może sięgać aż 91 proc.)
Wersją przeznaczoną specjalnie dla branży solarnej jest Pilkington Optiwhite™ S, oferujące jeszcze wyższą przepuszczalność energii słonecznej. Oba te szkła stosowane są z powodzeniem jako tafle stanowiące osłonę cienkowarstwowych i krystalicznych modułów fotowoltaicznych oraz w termicznych kolektorach słonecznych.
Innym materiałem, opracowanym specjalnie w celu stosowania w modułach fotowoltaicznych z krystalicznego krzemu, jest Pilkington Sunplus™. To wysokoefektywne szkło o obniżonej zawartości żelaza, posiadające bardzo wysoką przepuszczalność energii słonecznej, które po zahartowaniu charakteryzuje się wyjątkową wytrzymałością i trwałością.
Wykorzystanie szkła w fotowoltaice często kończy się ciekawymi projektami architektonicznymi, nadającymi, np. dachom, nowoczesny i oryginalny wygląd. M.in. moduły fotowoltaiczne wykonane w technologii półprzezroczystej mogą być wbudowane w konstrukcje dachowe i tworzyć atrakcyjne świetliki dachowe.
Współczesne koncepcje pasywnej architektury słonecznej realizują nowe relacje między domem i środowiskiem naturalnym za pośrednictwem np. ścian aktywnych słonecznie. Takie przeszklone przegrody w sposób kontrolowany pozwalają na wykorzystanie energii słonecznej.
Są to ściany zewnętrzne, które mogą być dostosowane do tzw. pasywnego i aktywnego wykorzystania energii słonecznej. Muszą one spełniać warunek w pełni zintegrowanego i estetycznego elementu architektonicznego dostosowanego do potrzeb użytkowych wnętrza.
Przykładowo przyciemniane szyby termoizolacyjne zmniejszają ilość ciepła i światła słonecznego dostarczanego do budynku. Dzięki temu chronią go latem przed przegrzaniem a zimą nie dopuszczają do nadmiernej straty ciepła.
Właściwości optyczne takiego szkła pozwalają na zastosowanie go w różnych obszarach klimatycznych, ponieważ posiada przepuszczalność światła co najmniej 50 procentową i przepuszczalność energii słonecznej na poziomie 60 procent.
Bywa, że to co dla architektów jest i funkcjonalne i estetyczne, dla użytkowników już takie nie jest. M.in. zastosowanie zbyt dużej powierzchni przeszkleń może powodować duże straty ciepła w okresie zimy i przegrzewanie pomieszczeń w lecie. By temu zapobiec m.in. stosuje się żaluzje, markizy, rolety, ekrany czy zasłony wykonane z różnych materiałów, głównie z drewna i materiałów tekstylnych.
Bardzo dobrym rozwiązaniem jest także odpowiedni projekt zieleni z zasadzeniem drzew liściastych. Drzewa te dają zacienienie latem i nie powodują nadmiernego nagrzewania sie powietrza w pomieszczeniach, natomiast zimą, gubiąc liście, nie ograniczają dostępu promieniowania słonecznego.
Ostatnie trzy dekady są okresem, w którym nastąpił rozwój współczesnych technologii słonecznych i różnorodnych form energooszczędnych rozwiązań. Charakteryzuje je kontynuacja wcześniejszych rozwiązań pasywnych oraz rozwój różnorodnych form integracji z architekturą pasywnych i aktywnych systemów wykorzystania energii słonecznej.
Obejmują one projekty budynków, osiedli i dzielnic miejskich, a także całe koncepcje słonecznych miast. Rozwojowi temu sprzyja postęp w dziedzinie materiałów budowlanych, szczególnie szkła, konstrukcji i słonecznych technologii, a także większa świadomość społeczna.
Dyrektywa nr 2010/31/ Unii Europejskiej dotycząca charakterystyki energetycznej budynków zaostrzyła kryteria oceny budynków pod względem ich energooszczędności. Już od 9 lipca 2013 r. każdy wybudowany budynek będzie musiał spełniać określone w dyrektywie normy, dotyczące minimalnej charakterystyki energetycznej. Oznacza to, że planowane dziś projekty budowlane powinny uwzględniać alternatywne systemy dostaw energii ze źródeł odnawialnych. Idealnie wpisuje się w to odpowiednio „wzbogacone” szkło użyte w architekturze solarnej.
Wincenty Bryński
 |
Autor artykułu:
Planergia |
Planergia to zespół doświadczonych konsultantów i analityków posiadających duże doświadczenie w pozyskiwaniu finansowania ze środków pomocowych UE oraz opracowywaniu dokumentów strategicznych. Kilkaset projektów o wartości ponad 1,5 mld zł to nasza wizytówka.
Planergia to także dopracowane eko-kampanie, akcje edukacyjne i informacyjne, które planujemy, organizujemy, realizujemy i skutecznie promujemy.
