Архитектурное формообразование зданий с использованием средств альтернативной энергетики

В гелиоэнергетике солнечное излучение может использоваться посредством как фотоэлектрического,
так и теплового преобразования.
- здания с энергетическими
установками, расположенными вне их материально-конструктивной структуры
- здания с энергетическими установками, расположенными в их материально-
конструктивной структуре

Теоретическая модель формообразования современных зданий
- факторы, определяющие формообразование
современного здания
Архитектурно художественные
факторы
историко-культурные, социально-культурные, социально-экономические, градостроительные и природно-климатические условия
Инженерно-конструктивные факторы
объединяют конструктивные системы и методы возведения зданий, а также строительные материалы и инженерное оборудование
Социально-функциональные
факторы
объединяют социально-демографические, национально-этнографические и санитарно-гигиенические характеристики потребителей, их жизнедеятельность и поведение, а также, технология услуг для производства

Внешнее пространство представлено в виде архитектурного образа и условно разбито на первичные, вторичные и третичные факторы восприятия, в зависимости от силы визуального воздействия
Первичные
факторы
составляющим первое впечатление об объекте в процессе восприятия, отнесены силуэт здания и контуры объемов
Вторичные
факторы
относятся характеристики геометричности здания (размеров и форм элементов, пластики ограждающих конструкций)
Третичные
факторы
относятся фактурные и текстурные характеристики видимого поля материально-конструктивной оболочки (цвет, визуальные качества материалов)

Классификация зданий с использованием средств солнечной энергетики
- все солнечные энергосистемы делятся на пассивные и
активные
Пассивные
системы
не являются средствами альтернативной энергетики, так как используют прямой солнечный обогрев и естественное аккумулирование тепла без специальных технических средств преобразования энергии
Активные
системы
используя фотоэффект, а также оптический и парниковый эффекты, преобразуют первичную энергию в виде солнечной радиации, во вторичную энергию - в виде тепловой и электрической энергии

Все гелиоэнергоактивные здания классифицируются, исходя из типа используемой энергосистемы

Основные принципы и
особенности архитектурного
формообразования зданий
с полифункциональным
использованием средств
солнечной энергетики
Использовании в структуре здания коллекторов-концентраторов:
совмещение концентратора с ограждающими конструкциями здания;
использование эффекта гелиослежения для концентратора;
использование гелиоследящих гелиостатов;
совмещение конструкций приемных башен и гелиостатов с материально-конструктивной структурой здания;
использование зеркальной поверхности концентраторов в композиционном решении здании;
использование гелиопримной башни в объемно-пространственной композиции здания

Основные принципы и особенности архитектурного формообразования зданий с полифункциональным использованием средств солнечной энергетики
Использовании в структуре здания фотоэлектрических батарей и плоских термических коллекторов:
создание гелиоприемной поверхности с наибольшей рабочей площадью;
ориентация гелиоприемной поверхности перпендикулярно солнечному вектору;
избежание самозатенения для трубчатых коллекторов;
совмещение гелиоприемных устройств с ограждающими конструкциями здания;
использование гелиослежения;
адаптация формы неподвижных гелиоприемных поверхностей с учетом наибольшего ежесуточного облучения (имитация эффекта гелиослежения);
специальное моделирование пластики внешних ограждающих конструкций с учетом наибольшего облучения;
создание солнечной крыши и солнечной стены с оптимальным уклоном к солнечному вектору;
совмещение солнечной кровли и солнечной стены в единой гелиоприемной поверхности;
создание шедовой крыши с солнечными коллекторами и батареями;
использование фотоячеек и вакуумных трубок в качестве шедовых конструкций

Здания с параболоцилиндрическими
концентраторами
- с вертикальным концентратором в структуре стены
- с горизонтально расположенными концентраторами в структуре крыши
- с одноцелевыми концентраторами вне основной структуры здания

Здания с башенными концентраторами
- с вертикально ориентированными башнями
- с горизонтально ориентированными башнями

Здания с абсорбирующими установками
использование наклонной солнечной стены с ломаной или изогнутой конической пластикой;
использование наклонной солнечной кровли и гелиоприемной
кровли с цилиндрической пластикой;
использование солнечной стены и солнечной кровли,
объединенных в едином элементе;
использование торообразных гелиоприемных поверхностей;
использование ленточных гелиоприемных элементов в структуре
фасада и в качестве солнцезащитных экранов;
использование специальных конструкций с расположением
гелиоприемников в ряд ( типа "жалюзи");
применение солнцезащитных экранов на террасной структуре;
одноцелевых гелиоприемников с самостоятельной несущей
конструкцией;
гелиоприемников в структуре шедовой крыши;
гелиоследящих элементов;
комбинированных структур

Стадион Всемирных Игр в Гаосюн
по проекту Тойо Ито

Офисное здание “Himin Solar”
в Дэчжоу

Дом «Гилиотроп» по проекту Рольфа Диха

Примеры гелиозданий

Элементы гелиозданий

Реконструированное здание зала аудиенций в Ватикане
Реконструированное здание
Бюро по туризму, Франция
Энергоэффективная модернизация
церковных зданий
Церковь Св. Георгия
в Тюрингии, Германия
Евангелической
церковь в Шенау,
Германия

Энергоэффективная модернизация церкви Св. Николая в Лейпциге
Лютеранская церковь,
г. Оснабрюк
Фотоэлектрические элементы,
имитирующие растения на фасаде
Такой вариант энергоэффективной
реконструкции был разработан для здания,
Внешний облик которого должен был
остаться неизменным.

Офисный центр "На Обводном" в Санкт-Петербурге
Общий вид на традиционный для Петербурга фасад, скрывающий
интеллектуальные и ультрасовременные инженерные подходы в связи
с энергоэффективностью, экономичностью и экологичностью зданий:
- перед зданием прекрасный классический сад;
- на крыше установлена вертикальная ветровая турбина;
- в саду гибридные осветители на солнечных батареях;
- на близлежащих стенах дополнительные солнечные батареи.

Альтернативные источники энергии в Саратове