Анализ применения солнечной энергии в высотном строительстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ применения солнечной энергии в высотном строительстве

Долгих Екатерина Вячеславовна

В настоящее время электроэнергия является неотъемлемой частью жизни современного общества. После энергетического кризиса 1970-х годов, использование альтернативной электроэнергии и охрана окружающей среды стали важными аспектами в развитых странах. Строительство является лидирующей отраслью в потреблении электроэнергии. Высотные здания, с большой поверхностью фасадов, имеют большой потенциал для добычи электроэнергии альтернативными источниками. К примеру, с их помощью можно эффективно использовать энергию солнечного излучения. В данной статье рассмотрены возможные способы применения солнечной энергии в высотном строительстве.

В современном ритме жизни, электроэнергия используется в каждом аспекте повседневной жизни людей для охлаждения и нагрева, подачи воды и тд. Большинство запасов источников энергии ограничено и являются невозобновимыми ресурсами. По оценкам экспертов, запасов нефти хватит не более, чем на 40 лет. Если объем добычи газа увеличить до масштабов заполнения энергетического пробела, то нынешних запасов природного газа хватит на 50 лет, а каменного угла не более 50 лет (рис. 1) [1, с. 61].

Рис. 1. Мировые запасы топлива

электроэнергия солнечный строительство высотный

В данном исследовании рассматривается возможность использования альтернативной энергии в строительном секторе, конкретно в высотном строительстве. Рассмотрена возможность использования солнечной энергии в пассивной форме для поддержания необходимого микроклимата внутри здания.

Как известно, промышленные и жилые здания являются основным потребителем энергии в городских условиях. Они потребляют до 42% от общего мирового потребления энергии. Эта энергия используется в основном для нагревания, охлаждения, обеспечения внутреннего оборудования и кондиционирования [2, с. 2019].

Рис. 2. Потребление энергии офисным зданием в Германии

До 1000 кВт/ч и более может расходовать офисное здание для своих нужд. На рис. 2 показано общее потребление энергии зданием, расположенным в Германии в 2007 г. Как видно из диаграммы, серьезную долю расхода электричества составляет отопление и перевозка людей лифтами, также 9% уходит на обогрев воды.

В качестве анализируемого объекта был принят амбициозный проект Нормана Фостера Коммерцбанк-Тауэр во Франкфурте (рис. 3). Это первая в мире башня, получившая статус экологичной. Представляет собой 56 этажноый небоскреб, высотой 259 м. и включает в себя около 80 000 кв. м офисных помещений и 45000 кв. м иного назначения.

Рис. 3. Коммерцбанк-Тауэр

Небоскреб был построен с применением металлоконструкций в качестве несущей структуры. Тем не менее, в качестве перекрытий использовались железобетонные плиты и балки. Характерной чертой здания является наличие атриума в центре здания (рис. 4).

Рис. 4. Типовой этаж

Через каждые четыре этажа на одной стороне здания находится сад, на двух других сторонах треугольного здания офисы. Данные насаждения являются частью общей естественной системы вентиляции здания (рис. 5).

Рис. 5. Система вентиляции Франкфурт Коммерцбанк-Тауэр

Естественная вентиляция работает в среднем около 7 месяцев в году, остальное время будет слишком холодно либо ветрено. Установка автоматической оконной системы вентиляции помогло сэкономить до 35% энергии по сравнению с обычной вентиляцией.

Башня расположена таким образом, чтобы гарантировать оптимальную вентиляцию и попадание дневного солнечного света. Треугольная форма небоскреба с ориентацией на юго-запад, позволяет получить максимальную выгоду от солнечной радиации и ветра.

Рис. 6. Естественная система вентиляции

Сады, расположенные внутри здания, помогают вентиляции и внутренней циркуляции воздуха. Также имеется автоматического оконного проветривания (рис. 6). Следует отметить, что когда окно открыто, системы отопления и кондиционирования автоматически отключаются.

Система фасада имеет новаторское решение: внутренний слой состоит из двойного стеклопакета, далее идет воздушная прослойка и внешний слой остекления, в наружном и внутреннем слое встроена специальная система проветривания, позволяющая держать окна открытыми даже в самый сильный дождь (рис. 7).

Рис. 7. Фасадная система вентиляции

В нашей работе был рассмотрен небоскреб Нормана Форестера в качестве удачного примера энергоэффективного здания. Массовое строительство подобных зданий может существенно уменьшить количество затрачиваемых ископаемых ресурсов для получения энергии и сократить токсичные выбросы в атмосферу.

Список литературы

1. Ke M, Qi L, Qi Z. (2011) A preliminary study on renewable energyЧs using mode of Tibet residential buildings. Proceedings of the international conference on materials for renewable energy & environment. China: IEEE Conference Publications.

2. F.O. Hocaoglu, O.N. Gerek, M. Kurban (2009) A novel hybrid (wind-photovoltaic) system sizing procedure. Sol Energy, 83

Размещено на Allbest.ru