Назад до Сенсів
Парадигми та методи·застосовано

Пасивний сонячний дизайн

Чому це важливо

Перш ніж будь-яка машина торкнеться енергетичного балансу будівлі, її геометрія вже визначила більшу його частину. Орієнтація, розміщення вікон, глибина навісів, теплова маса — ці одноразові й безкоштовні рішення збирають зимове сонце і відмовляють літньому протягом усього життя конструкції, без рухомих частин і без рахунків. Пасивний сонячний дизайн — найстаріша енергетична технологія в архітектурі й досі найвпливовіша. Південне вікно з правильно розрахованим навісом — це система опалення в січні й система затінення в липні, винятково завдяки сезонному шляху сонця. Ігнорувати цей принцип — купувати машини для виправлення помилок дизайну. Опанувати його — визначити, наскільки меншими можуть бути ці машини.

Місце в цілісній картині 001

Пасивне сонце — геометрична прелюдія всього енергетичного ланцюга: воно знижує попит, що лягає на оболонку, задає літнє навантаження, з яким має впоратися пасивне охолодження, і веде будівлю до стандарту Passive House ще до вибору першої системи. Його геометрія сонця й тіні формує ще й дах-ландшафт згори. Там, де воно розташовує масу на сонці, щоб денне тепло дожило до вечора, воно передає принцип теплоакумуляції самій тканині будівлі — бак без жодної труби. Це інженерія від перших принципів в найчистішій формі: фізика зорі, використана кутом даху.

У світі

Пасивний сонячний дизайн використовує асиметрію руху сонця — низько взимку, високо влітку, завжди в бік екватора (у нашій півкулі — на південь): південне скління, розраховане на зимовий приріст тепла; навіси й козирки, спроєктовані так, щоб блокувати високе літнє сонце і впускати низьке зимове; теплова маса там, куди падає зимове сонячне проміння; до скління на схід і захід ставляться з пересторогою, бо низьке ранкове й вечірнє сонце зводить нанівець фіксоване затінення. Один пункт цього словника визрів у пристрій з власною назвою — стіну Тромба, масивну темну стіну за шибкою, повернуту до сонця. Вона заряджається цілий день і випромінює тепло в кімнату ще кілька годин після заходу — система опалення, що складається лише зі скла, маси й орієнтації. І це не просто теорія. Перший будинок Тромба в Одейо, у Французьких Піренеях (1967), забезпечував близько 70% річної потреби в опаленні лише за рахунок сонця. Цю роботу виконувала темна бетонна стіна завтовшки близько двох футів за подвійним склінням, названа на честь інженера Фелікса Тромба. Шістдесят років тому пасивна стіна вже не поступалася за ефективністю добрій активній сонячній системі опалення.

А є й цілий тип будівель, що є вершиною цієї майстерності: Earthship, близько трьох тисяч у світі, з найщільнішим скупченням у високогірній пустелі довкола Таоса в Нью-Мексико. У цих будинках повністю склять південний фасад, повертаючи його до зимового сонця, решту трьох стін обваловують тепловою масою з трамбованої землі й так підтримують усередині температуру близько 20 °C і в морозні зими, і в спекотні літа — без печі й без кондиціонера. Там креслення і є системою опалення.

Як 001 працює з цим

Проєкт Глібівки — наш підручник пасивного сонця: панорамне південне вікно кожного модуля розраховане на цілорічне світло і зимове сонячне прогрівання, навіс блокує високе літнє сонце, впускаючи низьке зимове; бічні панелі боронять від східних і західних променів; світлий водозбірний дах працює ще й відбивачем тепла; а компактність модуля оптимізує відношення оболонки до площі. І цей підручник уже обжитий у House 001: будинок зорієнтований за правилами пасивного сонця, а його найбільше вікно дивиться на захід — 3 на 1,3 метра проти південних 2 на 1,3. Захід — напрямок, до якого словник вище ставиться найобережніше, бо низьке вечірнє сонце перемагає нерухомі навіси. Але вікно виправдовує свій розмір денним світлом, а не самим лише сонячним балансом, тож дизайн залишає скло і нашаровує компенсацію. Фотоелектричні панелі змонтовані навісами над південним і західним вікнами й перетворюють заблоковані промені на електрику — логіка навісу з креслень, удосконалена до генерувальної поверхні. А горіх біля південно-західного кута прикриває низькокутовий фланг, який нерухомій геометрії дається найгірше.

Опублікована історія охолодження Unity Hub чесно показує межу сенсу: сто квадратних метрів скління купола і даху — близько 45 із них лише над йога-залом — перевищили те, що могла приборкати нерухома геометрія. Автоматичні зовнішні ролети стали активним продовженням того самого принципу: відхиляти сонце ще до скла. Одна поверхня перемагає навіть їх. Шестикутний верхівковий ліхтар купола має 26 квадратних метрів майже горизонтального скла, і ролету там кріпити нема до чого. Тож затінення переїхало в сам матеріал: сонцезахисне скління, що впускає близько тридцяти відсотків сонячного тепла. Спершу геометрія; механіка там, де геометрія вичерпується; матеріал там, куди механіка не дістає: той самий принцип, застосований на трьох глибинах.

Зрілість: застосовано. House 001 стоїть зорієнтований за цими правилами і затіняє себе власною електростанцією. Повна логіка впорядкування накреслена в модулях Глібівки, а її межові умови досліджені й опубліковані в роботі з охолодження Unity Hub.

Читати далі