Zelena arhitektura mijenja način na koji projektujemo i gradimo naše prostore, stavljajući naglasak na održivost i energetsku efikasnost. Postizanje toplotnog komfora jedan je od najvažnijih ciljeva održive arhitekture, a naš najveći saveznik u tome je sunce i toplota koju nam emituje. Da bismo iskoristili tu toplotu, primjenjujemo pasivne i aktivne solarne sisteme. Aktivni sistemi koriste instaliranu opremu poput solarnih kolektora i solarnih panela, koji se dodaju objektima, dok pasivni sistemi podrazumijevaju projektovanje kuće kako bi ona postala prijemnik toplote. Oba sistema su sjajna i veoma poželjna, ne isključuju jedan drugog i zajedno donose mnoge benefite. U ovom blogu, za arhitekte i entuzijaste koji žele da se edukuju na polju zelene arhitekture, istražujemo kako integracija ovih sistema može povećati energetsku efikasnost, smanjiti troškove i doprinijeti očuvanju životne sredine.
Pasivni solarni dizajn
Pasivni solarni dizajn odnosi se na upotrebu sunčeve energije za grijanje i hlađenje unutrašnjeg prostora bez upotrebe mehaničkih sistema poput solarnih kolektora ili toplotnih pumpi. Umjesto toga, pasivni solarni dizajn oslanja se na dobar arhitektonski dizajn i odabir materijala kako bi se maksimalno iskoristila sunčeva, a smanjila potreba za drugim izvorima energije za grijanje.
Osnovni elementi pasivnih solarnih sistema
Pasivni solarni sistemi koriste dizajn zgrade za sakupljanje, skladištenje i distribuciju solarne energije bez mehaničkih uređaja. U nastavku navodimo koji su to ključni elementi koje treba da uzmete u obzir:
- Prozori okrenuti ka jugu: Naš cilj je da prikupimo maksimalnu količinu sunčeve svjetlosti tokom hladnijih mjeseci. Sem toga, važno je da postavimo termalnu masu (poput betonskih podova ili zidova od opeke) blizu južnih prozora za optimalno skladištenje toplote.
- Termalna masa: Materijali poput opeke, kamena i betona apsorbuju i skladište toplotnu energiju tokom dana, a postepeno je otpuštaju tokom noći, pomažući u održavanju stabilnih unutrašnjih temperatura.
- Izolacija i ventilacija: Kvalitetna izolacija je ključna za zadržavanje toplote zimi, a čuvanje prostora od pregrijavanja ljeti. Strateško postavljanje ventilacionih otvora može pomoći pri ulasku svježeg vazduha noću i oslobađanju toplog tokom dana.
- Zaštita od sunca: Kapci, strehe, roletne, pergole i tende sprječavaju prekomjerno zagrijavanje tokom ljeta dok omogućavaju zimskoj sunčevoj svjetlosti da zagrije zgradu.
Nauka iza pasivnog solarnog dizajna
Efikasnost pasivnog solarnog dizajna leži u jednostavnosti i razumijevanju karakteristika kretanja sunca, što omogućava optimalno korištenje sunčevog svjetla i toplote u različitim periodima godine. Na primjer, ugao pod kojim sunčevi zraci padaju mijenja se tokom godišnjih doba, što ima veliki uticaj na vrstu, poziciju i veličinu prozora.
Dodatno, upotreba materijala s visokom termalnom masom, poput betona ili cigle, može pomoći u skladištenju toplote tokom dana i njenom oslobađanju tokom hladnijih noći, čime se postiže stabilna unutrašnja temperatura bez potrebe za dodatnim grijanjem ili hlađenjem.
Integracija vegetacije, kao što su zeleni krovovi i vertikalni vrtovi, takođe može poboljšati energetske performanse zgrade, pružajući prirodnu izolaciju i smanjujući efekte toplotnog ostrva.
Ovi i drugi jednostavni principi koriste se u procesu projektovanja kako bismo, samim konceptom kuće, maksimalno iskoristili energiju sunca i drugih raspoloživih prirodnih resursa.
Aktivni solarni sistemi
Aktivni solarni sistemi koriste mehaničku opremu poput solarnih kolektora ili fotonaponskih ćelija za pretvaranje sunčeve energije u toplotnu ili električnu energiju. Za razliku od pasivnih solarnih sistema, aktivni zahtijevaju dodatnu opremu i troše energiju za svoje funkcionisanje.
Tehnologije aktivnih solarnih sistema
Aktivni solarni sistemi koriste mehaničke uređaje za pretvaranje sunčeve energije u druge vrste energije, a ovi su najčešće u upotrebi:
- Fotonaponske (PV) ćelije: Ovi elementi pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju. Mogu se instalirati na različitim mjestima, uključujući krovove, fasade zgrada ili pomoću nosača na zemlji.
- Solarni kolektori: Koriste sunčevu energiju za zagrijavanje vode ili vazduha za stambene i poslovne potrebe.
Obje tehnologije su važne za smanjenje upotrebe fosilnih goriva i povećanje korišćenja obnovljivih izvora energije.
Instalacija aktivnih solarnih sistema zahtijeva pažljivo razmatranje nekoliko faktora:
- Lokacija i orijentacija: Solarni paneli i kolektori treba da budu postavljeni na način koji im omogućava maksimalnu izloženost sunčevoj svjetlosti tokom dana. Ovo obično znači postavljanje na južnu stranu (na sjevernoj hemisferi) sa optimalnim nagibom. Važno je takođe obezbijediti da ovi elementi ne budu zasjenčeni zgradama, drvećem i drugim preprekama što bi moglo značajno smanjiti njihovu efikasnost.
- Skladištenje energije: Za fotonaponske sisteme koji proizvode električnu energiju, korišćenje baterija omogućava skladištenje viška proizvedene energije za kasniju upotrebu, posebno tokom noći ili oblačnih dana. Ovo je ključno za obezbjeđivanje konstantnog napajanja.
- Veličina sistema: Sistemi treba da budu dizajnirani u skladu sa energetskim potrebama zgrade. Ovo uključuje procjenu potrošnje energije, što može varirati u zavisnosti od broja korisnika i njihovih potreba. Procjena lokalnih uslova kao što je prosječna količina sunčevih sati tokom godine, od velike je važnosti za optimizaciju veličine i efikasnosti sistema.
Primjer uspješne integracije aktivnih sistema je The Edge u Amsterdamu. Zgrada je orijentisana i oblikovana na takav način da se energija sunca optimalno koristi. Staklena fasada obezbjeđuje da se dnevna svjetlost koristi što je moguće duže, a da toplota sunčevih zraka ne utiče na temperaturu unutrašnjeg prostora. Južna strana zgrade je opremljena efikasnim solarnim panelima. Rezultat? Više nego dovoljno energije za instalaciju grijanja/hlađenja, sve laptopove i pametne telefone u zgradi i sva vozila na električni pogon, koja koriste zaposleni.
Kombinovanje pasivnih i aktivnih solarnih sistema
Sinergija pasivnih i aktivnih solarnih sistema može povećati energetsku efikasnost i održivost zgrada. Evo nekoliko ključnih prednosti:
- Povećana energetska efikasnost: Korištenje prirodnih resursa za smanjenje energetske potrošnje dok aktivni sistemi dopunjavaju energiju kada je to potrebno.
- Smanjen ekološki uticaj: Integracija obje strategije smanjuje potrebu za fosilnim gorivima, značajno smanjujući emisiju CO2.
- Ekonomske uštede: Iako početni troškovi mogu biti viši, kombinovane uštede na energetskim troškovima i potencijal za prodaju viška proizvedene energije mogu rezultirati finansijskim benefitima tokom vremena.
Uloga arhitekata
Arhitekti i graditelji imaju izuzetno važnu ulogu u usvajanju i implementaciji solarnih tehnologija. Promovišući oba sistema, oni mogu stvoriti prostore koji nisu samo energetski efikasni, već i inovativni primjeri održivog dizajna.
——————————-
Pogledajte vido koji je omogućila The International Passive House Association (iPHA), a predstavlja prikaz knjige za djecu pod nazivom “Gradimo pasivnu kuću”. Knjiga, koju potpisuju autorice Martine Firer i Aleksandre Frankel, na zanimljiv način ilustruje osnovne principe pasivne (solarne) kuće, a sigurni smo da će biti korisna i djeci i odraslima. Na ovom portalu pogledajte prilog koji kratko opisuje sadržaj knjige.
