Чтобы отопить или охладить здания, нужна энергия. Сэкономить позволяют умные фасады. В системе, разработанной в Швейцарском федеральном технологическом институте Цюриха ETH Zurich, используются движущиеся солнечные батареи, которые вырабатывают электроэнергию и при этом пропускают ровно столько солнца или создают тени, сколько требуется для обеспечения микроклимата в помещении.
Арно Шлютер, профессор архитектуры и строительства, и его группа разработали фасадную систему, которую можно использовать для регулирования энергетического баланса в помещениях, чтобы они производили больше энергии, чем потребляют в течение года. Об этом говорится в исследовании, недавно опубликованном в журнале Nature Energy.
Новый фасад состоит из сети легких тросов, на которые установлены солнечные батареи, управление которыми осуществляется индивидуально и которые легко перемещаются вертикально и горизонтально при помощи пневматики. Так называемые «мягкие приводы» формируют сердце фасада: благодаря комбинации из мягких материалов, изменяющих свою форму под давлением, и прочного U-образного соединения, они могут при желании быть выставлены так, чтобы противостоять штормовому ветру.
На нескольких прототипах. установленных на кампусе Хёнгбергерга, исследователи проверили атмосферостойкость системы и провели необходимые измерения. В частности, они определили, сколько солнечной электроэнергии генерируют мобильные солнечные батареи по сравнению со статическим солнечным фасадом. Результат: мобильные солнечные батареи в ясный летний день генерировали примерно на 50% больше электроэнергии, чем статические фасадные панели.
Фасад может не только производить электроэнергию, но и регулировать, сколько света будет проникает через фасад и сколько тепла образуется в помещении. Обучаемый алгоритм контролирует движение солнечных батарей, так что выработка электроэнергии и экономия на обогреве и охлаждении вместе обеспечивают минимально возможное общее потребление энергии. Алгоритм также учитывает, как используется помещение, и соответствующим образом оптимизирует климат в нем.
Чтобы определить, насколько теоретически можно снизить энергопотребление в помещении, исследователи смоделировали несколько сценариев на основе данных прототипа. Они рассчитали потенциал энергосбережения помещений, оборудованных мобильными солнечными фасадами в Каире, Цюрихе и Хельсинки. При этом были смоделированы как офисные помещения, так и жилые.
Результаты показывают, что в офисах фасад имеет тенденцию экономить больше энергии, чем в жилых помещениях, в теплых климатических условиях больше, чем в холодных, но больше всего в умеренных зонах, таких как в Центральной Европе. Арно Шлютер резюмирует: «Чем изменчивее условия, тем больше преимуществ у адаптивного фасада». Наилучшие результаты были продемонстрированы при моделировании офисного помещения в умеренной зоне, например в Цюрихе, которое было создано в соответствии с последними строительными стандартами. В этом сценарии, где пространство требует как обогрева, так и охлаждения в течение года, фасад вырабатывает 115% энергии, необходимой для комфортного климата в помещении. Столь же хороший результат показывает имитация офисного помещения в доме, построенном до 1920 года в Каире, который требует много затенения и охлаждения. Здесь солнечный фасад выработал 114% необходимой энергии. Исследование обещает хороший потенциал энергосбережения как для новых зданий, так и для старых, но при этом фасад всегда следует рассматривать в сочетании с помещением за ним.
«Мы хотим разрешить противоречие между комфортом и энергоэффективностью в зданиях», — говорит Арно Шлютер. «Теоретически, самая энергоэффективная комната — это комната без окон. Поэтому мы рады показать, что при помощи интеллектуального интерфейса между внутренним и внешним пространством мы можем создать идеальный климат в помещении и в то же время сгенерировать избыток энергии».
Источник: https://www.sonnenseite.com/de/energie/bewegliche-solarfassade-produziert-mehr-energie.html