Aurinkoarkkitehtuuri on arkkitehtoninen lähestymistapa erilaisten rakennusten rakentamiseen käyttämällä puhdasta ja uusiutuvaa aurinkoenergiaa . Suoraan tähän lähestymistapaan liittyvät: optiikka , termodynamiikka , elektroniikka , aurinkosähkö , materiaalitiede , energiansäästö .
Tällaiselle arkkitehtuurille on ominaista sekä passiivisen aurinkorakennuksen suunnittelun että aktiivisen rakennuksen erityispiirteet.
Tärkeimmät ominaisuudet ovat rakennusten suuntautuminen aurinkoon, ympäröivän tilan huomioiminen, materiaalien valinta, jolla on suotuisa lämpömassa ja valonsirontaominaisuudet. passiivisen aurinkorakennuksen suunnitteluideailmestyi antiikin Kreikassa noin viidennellä vuosisadalla eKr. Siihen asti Kreikan pääpolttoaineen lähde oli puuhiili , mutta akuutin puupulan vuoksi oli tarpeen löytää uusi tapa lämmittää koteja [1] .
Kreikkalaiset alkoivat käyttää rakennusmateriaaleja, jotka absorboivat aurinkoenergiaa, pääasiassa kiveä, sekä suuntaamaan rakennuksia etelään ja järjestämään markiisit ja portikot [2] .
Sokrates sanoi:
"Etelään päin olevissa taloissa aurinko tulee talvella eteiseen, ja kesällä se paistaa suoraan pään yläpuolelle luoden varjoa katon alle."
Roomalaiset paransivat kreikkalaista muotoilua peittämällä eteläpuolen ikkunat erilaisilla läpinäkyvillä materiaaleilla [1] [3] .
Toinen esimerkki varhaisesta aurinkoarkkitehtuurista on luola-asunnot Pohjois-Amerikan lounaisalueilla [4] [5]
| Valkoiset talojen ja kirkkojen seinät Santorinilla | Talon musta seinä Norjassa |
Myös seinien värillä on tärkeä rooli. Kreikan saarilla rakennusten seinät maalataan perinteisesti valkoisiksi, jotta he heijastavat paremmin auringonsäteitä lämmössä ja pitävät sisätilat viileinä. Valkoiset kalkkipäällysteiset seinät ja siniset katot ovat tyypillinen tyyli, jota etelässä vierailevat turistit arvostavat.
Pohjoisessa Skandinavian maissa asia on päinvastoin: talot maalataan mustaksi, jotta seinät imevät paremmin auringon lämpöä. Sopiva materiaali on basaltti , koska se on mustaa ja sillä on korkea lämpökapasiteetti.
Aurinkoarkkitehtuurin modernille inkarnaatiolle oli tunnusomaista aurinkosähkön käyttö käytännön tarkoituksiin auringonvalon muuntamiseksi sähköenergiaksi.
Vuonna 1954 Bell Labs ilmoitti ensimmäisten aurinkokennojen luomisesta. Vuonna 1973 Delawaren yliopisto rakensi yhden maailman ensimmäisistä aurinkovoimalla toimivista taloista.
Vuonna 1984 suunnitteli Alexandros TombazisAteenan Pefkan esikaupunkiin rakennettiin aurinkoarkkitehtuurin periaatteiden mukaisesti "Iliako-Chorio" ( " Ηλιακό Χωριό" , "Aurinkoinen kylä").
Aktiivisia aurinkorakennusten suunnitteluelementtejä ovat kasvihuoneet, moduulit, lämmön- ja sähkövarasto, savupiiput, aurinkoseurantalaite, aurinkonaamari ja aurinkoparaabeli.
| Kasvihuone Kanadassa | Auringon paraabeli Aurovillessä |
Kasvihuone säilyttää auringon lämmön. Kaksinkertaisessa kasvihuoneessa esiintyy kolme vaikutusta: ei konvektiota (ilmatukoksen vuoksi); säteen retentio (maa absorboi fotoneja , lähettää niitä pienemmällä infrapunaenergialla, lasi heijastaa tämän infrapunasäteilyn maahan): alhainen lämmönjohtavuus (kaksinkertaisilla laseilla).
Auringon paraabeli (tai parabolinen peili) keskittää auringonvalon tuottamaan korkeita lämpötiloja. Paraboloidipeiliin perustuvia aurinkouuneja on käytetty ruoanlaitossa 1900-luvun alusta lähtien.
Aurinkoparaabelia voidaan käyttää myös teollisuusrakentamiseen. Odeilyn aurinkouuni , joka sisältää 63 heliostaattia , lämmittää niin lämpötilaan, että jopa timantti sulaa .
| Valotermiset moduulit | Aurinkosähköiset laatat |
Valotermiset moduulit muuttavat auringonvalon lämmöksi ja lämmittävät talon veden [6] . Näistä moduuleista on tullut suosittuja Välimeren maiden keskuudessa. Kreikassa ja Espanjassa 30–40 % taloista on varustettu tällä järjestelmällä.
Yksityiskodeissa suosittu ulkosuihku, jonka säiliö lämmitetään auringonvalolla.
Aurinkosähkömoduulit muuttavat aurinkoenergian sähköksi. Klassisten silikoniaurinkomoduulien hyötysuhde on jopa 25 %, mutta ne ovat jäykkiä. Ohutkalvoiset aurinkopaneelit ovat joustavia, mutta niillä on alhaisempi hyötysuhde ja lyhyt käyttöikä. [6]
Sähköenergian kertymisestä huolehtii pumppuvoimalaitos , mutta jotkut kodin järjestelytavat ovat mahdollisia tee-se- itse -periaatteella .
aurinkoseurantalaiteseuraa auringon liikettä taivaalla. Kääntyessään hänen perässään jäljitin vangitsee valon, joka moduulien avulla muuttuu sähköksi ja lämmittää talon läpinäkyvän lasin läpi [7] .
Aurinkomaski huolehtii ilmaston vuodenaikojen vaihtelusta, jotta kesällä on enemmän varjoa ja talvella valoa. Talo on rakennettu siten, että katto suojaa kesällä auringolta ylikuumenemisen välttämiseksi, mutta talvella katto päästää auringonvaloa sisään [8] .
Aurinkopiippu voidaan yhdistää badgir- tai puiseen savupiippuun vahvemman vaikutuksen saamiseksi.
Aurinkoarkkitehtuurista on vähitellen tulossa suhteellisen itsenäinen tyyli , joka noudattaa muodollisesti konstruktivismin ja funktionalismin perinteitä , mutta on yhä enemmän inspiroitunut orgaanisesta arkkitehtuurista [9] .
Yksi ensimmäisistä suurista pilvenpiirtäjistä , sisäänrakennetuilla aurinkopaneeleilla ja energiatehokkaalla tekniikalla varustettu Conde Nast Building , rakennettiin vuonna 1995 New Yorkiin [4] .
Vuonna 2009 Taiwanissa valmistui Kaohsiungin monitoimistadion , jonka suunnitteli kuuluisa japanilainen arkkitehti Toyeo Ito , joka käytti aktiivisesti aurinkoarkkitehtuurin periaatteita [10] .
| Condé Nast New Yorkissa | Kansallisstadion Kaohsiungissa |
Vuoden 2016 olympialaisia varten Rio de Janeirossa suunniteltiin pystyttää aurinkokaupunkitorni ( eng. Solar City Tower ) [11] [12] .
Aurinkoarkkitehtuuri vaatii suuria investointeja, mutta hinta maksaa itsensä takaisin, koska asukkailla on toimiva uusiutuvan ja puhtaan energian lähde. Muiden erotusmenetelmien näennäisen hyödyn vuoksi väestö joutuu yhä useammin maksamaan liikaa. Fukushima-1-ydinvoimalaitoksen onnettomuudesta on tullut 2000-luvun ympäristökatastrofi [13] .
Ilmaston lämpeneminen on jo aiheuttanut joidenkin hyönteis- ja nisäkäslajien sukupuuttoon [14] .
Aurinkoarkkitehtuuria käsittelevät artikkelit arvostelevat sen korkeita alkukustannuksia. Samanaikaisesti kriitikot myöntävät, että lainojen takaisinmaksun jälkeen on havaittavia etuja [15] [16] [17] [18] .