Лаборатория солнечной энергии и строительной физики Политехнической школы Лозанны (EPFL) ищет способы максимизировать производство энергии на оболочке здания и при этом оптимизировать комфорт внутри помещений. Как примирить обе потребности, ученые показывают на примере «SolAce», новейшего блока здания исследовательско-инновационного центра NEST (Next Evolution in Sustainable Building Technologies) на кампусе Empa.
Подобно крылу бабочки, зелено-голубой фасад блока здания NEST «SolAce» мерцает под солнечным светом. Речь идет о блоке из комбинированных жилых и рабочих помещениях площадью почти 100 квадратных метров. «Собственно говоря, блок SolAce на своем фасаде должен производить больше электроэнергии, чем ему требуется в течение года, обеспечивая при этом оптимальный комфорт», — объясняет Жан-Луи Скартезини. Ученый из EPFL является директором Лаборатории солнечной энергии и физики зданий; от него приходит идея строительства последнего блока здания исследовательско-инновационного центра NEST.
Для достижения этих целей исследователи объединили несколько активных и пассивных элементов фасада, основные технологии которых приходят из лаборатории в Лозанне. Некоторые из этих технологий в настоящее время планируется коммерциализировать с помощью стартапов и партнерских отношений с деловыми партнерами, в то время как другие могут занять немного больше времени на свою реализацию. «В NEST у нас есть уникальная возможность интерактивно и в реальной среде изучать различные технологии», — говорит Скартезини.
Положительный энергетический баланс нового блока должен быть достигнут за счет производства солнечной электроэнергии и горячей воды непосредственно на фасаде. Кроме того, для нового блока используются солнечные батареи и гелиоколлекторы с новым цветным остеклением на основе нанотехнологий. В целях содействия интеграции солнечных электростанций в оболочку здания, предлагая при этом большую архитектурную свободу с помощью разных цветов, команда из EPFL уже почти 20 лет занимается исследованиями цветных покрытий.
Под руководством Андреаса Шюлера ученым стало ясно, что цветное покрытие должно вызывать как можно меньше потерь энергии. При этом не было и речи о цветных пигментах, поглощающих свет. Вместо этого нано-тонкие пленки толщиной от 5 до 200 нанометров на внутренней стороне стекла производят так называемые эффекты интерференции цвета, такие как те, которые происходят на мыльном пузыре или на крыльях бабочки. «Поскольку нано-покрытие очень прозрачно, практически не создается никаких эффектов поглощения света и потери энергии при этом минимальные», объясняет Шюлер. Эта запатентованная технология в настоящее время выводится на рынок дочерней компанией «SwissINSO», а в NEST используется в зелено- синей версии.
Наряду с рабочими местами для четырех человек в блоке «SolAce» есть также жилая зона с кухней и спальными помещениями для двух человек. Чтобы обеспечить обещанный оптимальный комфорт, исследователи пытаются воссоздать индивидуальное восприятие пользователей всех помещений с помощью датчиков новой системы технического зрения. Эти датчики измеряют условия освещения и эффекты бликов — например, работающего человека за столом, с точки зрения пользователя. Мониторинг в режиме реального времени используется для оптимального управления системами освещения и затенения.
Так называемое циркадное освещение, основанное на ежедневном ритме, предназначено для поддержки жителей и пользователей блока «SolAce» в их работе, а также на этапах их восстановления. Такое освещение имитирует солнечный свет в течение дня и тем самым способствует естественному ритму сон-бодрствование.
Инновационные оконные стекла предназначены для создания дополнительного комфорта в жизни и в работе — но прежде всего для снижения потребления энергии для отопления помещений зимой и охлаждения летом. Зимой микрозеркала, невидимые человеческому глазу в полимерной пленке внутри оконных стекол, направляют желанный свет в потолок внутри блока для равномерного освещения, что обеспечивает естественное прогревание помещений. Летом те же зеркала гарантируют, что солнечные лучи будут отведены от оконных стекол, и что комнаты не будут нагреваться дополнительно. Новое остекление было также разработано в EPFL под руководством Андреаса Шюлера. Для производства первых прототипов исследователи использовали лазерную систему Empa в Туне.
В настоящее время команда работает с BASF-Швейцария над процессом промышленного производства. Как только появится первое оконное стекло, оно должно быть установлено на фасаде «SolAce». Визуальный комфорт новых стекол измеряется на месте исследователями из лаборатории проектирования интегрированной мощности EPFL. Как только исследования закончатся, будут предоставлены сравнительные параметры разных стекол.
Источник: https://www.enbausa.de/daemmung/aktuelles/artikel/innovative-fassade-kombiniert-komfort-und-energiegewinn-6162.html