Solární architektura je architektonický přístup ke stavbě různých budov s využitím čisté a obnovitelné solární energie . S tímto přístupem přímo souvisí: optika , termodynamika , elektronika , fotovoltaika , nauka o materiálech , úspora energie .
Taková architektura se vyznačuje specifiky jak pasivního solárního návrhu budovy, tak aktivního.
Klíčovými vlastnostmi jsou orientace budov ke slunci, zohlednění okolního prostoru, volba materiálů s příznivou tepelnou hmotou a vlastnostmi rozptylu světla. nápad na design pasivní solární budovyse objevil ve starověkém Řecku kolem pátého století před naším letopočtem. Do té doby bylo hlavním zdrojem paliva v Řecku dřevěné uhlí , ale kvůli akutnímu nedostatku dřeva bylo nutné najít nový způsob vytápění domů [1] .
Řekové začali používat stavební materiály, které absorbují sluneční energii, hlavně kámen, a také k orientaci budov na jih a zajišťování markýz a portiků [2] .
Sokrates řekl:
"V domech, které jsou orientovány na jih, slunce v zimě vstupuje do portiku a v létě svítí přímo nad hlavou a vytváří stín pod střechou."
Římané vylepšili řecký design tím, že okna na jižní straně pokrývali různými druhy průhledných materiálů [1] [3] .
Dalším příkladem rané sluneční architektury jsou jeskynní obydlí v jihozápadních oblastech Severní Ameriky [4] [5]
| Bílé stěny domů a kostelů na Santorini | Černá stěna domu v Norsku |
Důležitou roli hraje i barva stěn. Na řeckých ostrovech jsou stěny budov tradičně natřeny bílou barvou, aby lépe odrážely sluneční paprsky v horku a udržovaly uvnitř chladno. Bílé vápencové stěny a modré střechy jsou typickým stylem, který ocení turisté navštěvující jih.
Na severu, ve skandinávských zemích, je tomu naopak: domy jsou natřeny černou barvou, aby stěny lépe absorbovaly sluneční teplo. Vhodným materiálem je čedič , který je černý a má vysokou tepelnou kapacitu.
Moderní inkarnace solární architektury se vyznačovala využitím fotovoltaiky pro praktické účely přeměny slunečního světla na elektrickou energii.
V roce 1954 oznámily Bell Labs vytvoření prvních solárních článků. V roce 1973 postavila University of Delaware jeden z prvních domů na solární pohon na světě.
V roce 1984 navrhl Alexandros Tombazisna athénském předměstí Pefka byla v souladu s principy solární architektury postavena „Iliako-Chorio“ ( „Ηλιακό Χωριό“ , „Slunečná vesnice“).
Mezi konstrukční prvky aktivní solární budovy patří: skleníky, moduly, zásobníky tepla a energie, komíny, solární sledovač, sluneční maska a solární parabola.
| Skleník v Kanadě | Sluneční parabola v Auroville |
Skleník zadržuje teplo ze slunce. Ve skleníku s dvojitým zasklením dochází ke třem efektům: žádná konvekce (kvůli zablokování vzduchu); retence paprsku (zem pohlcuje fotony , vyzařuje je s nižší infračervenou energií, sklo odráží toto infračervené záření k zemi): nízká tepelná vodivost (s dvojitým zasklením).
Sluneční parabola (neboli parabolické zrcadlo) soustřeďuje sluneční světlo a vytváří vysoké teploty. Solární pece založené na paraboloidním zrcadle se k vaření používají od počátku 20. století.
Solární parabolu lze využít i pro průmyslové stavby. Solární pec Odeily , která obsahuje 63 heliostatů , zajišťuje ohřev na takovou teplotu, že se roztaví i diamant .
| Fototermální moduly | Fotovoltaické dlaždice |
Fototermické moduly přeměňují sluneční záření na teplo a ohřívají vodu v domě [6] . Tyto moduly se staly populární mezi středomořskými zeměmi. V Řecku a Španělsku je tímto systémem vybaveno 30–40 % domů.
V soukromých domech je oblíbená venkovní sprcha, jejíž nádrž je vyhřívána slunečním zářením.
Fotovoltaické moduly přeměňují sluneční energii na elektřinu. Klasické křemíkové solární moduly mají účinnost až 25 %, ale jsou tuhé. Tenkovrstvé solární moduly jsou flexibilní, ale mají nižší účinnost a krátkou životnost. [6]
Akumulaci elektrické energie zajišťuje přečerpávací elektrárna , ale některé způsoby, jak si zařídit domácnost, jsou možné i na bázi „ udělej si sám “ .
solární sledovačsleduje pohyb slunce na obloze. Otočením za ním tracker zachytí světlo, které se pomocí modulů promění v elektřinu a vytápí dům přes průhledné sklo [7] .
Solární maska zajišťuje sezónní změny klimatu, takže v létě je více stínu a v zimě světla. Dům je postaven tak, že střecha v létě chrání před sluncem, aby se nepřehřívala, ale v zimě střecha propouští sluneční světlo [8] .
Solární komín lze pro silnější efekt spárovat s badgir nebo dřevěným komínem.
Solární architektura se postupně stává relativně samostatným stylem , který formálně navazuje na tradice konstruktivismu a funkcionalismu , ale stále více se inspiruje organickou architekturou [9] .
Jeden z prvních velkých mrakodrapů , Conde Nast Building , s vestavěnými solárními panely a energeticky úspornou technologií, byl postaven v roce 1995 v New Yorku [4] .
V roce 2009 byla na Tchaj-wanu dokončena výstavba multifunkčního stadionu v Kaohsiungu , který navrhl slavný japonský architekt Toyeo Ito , který aktivně využíval principy solární architektury [10] .
| Condé Nast v New Yorku | Národní stadion v Kaohsiungu |
Pro olympijské hry 2016 v Rio de Janeiru bylo plánováno vztyčení solární městské věže ( ang. Solar City Tower ) [11] [12] .
Solární architektura vyžaduje vysoké investice, ale cena se vyplatí, protože obyvatelé mají funkční zdroj obnovitelné a čisté energie. Se zdánlivým přínosem jiných způsobů jeho těžby musí obyvatelstvo stále více platit příliš mnoho. Nehoda v jaderné elektrárně Fukušima-1 se stala ekologickou katastrofou 21. století [13] .
Globální oteplování již způsobilo vyhynutí některých druhů hmyzu a savců [14] .
Články o solární architektuře kritizují její vysoké počáteční náklady. Kritici zároveň připouštějí, že po splacení půjček jsou znatelné výhody [15] [16] [17] [18] .