Студенческий взгляд на остекление и солнцезащиту фасадов

Фото: Bucky Lab / TU Delft. Оконные и фасадные инновации от студентов

Bucky Lab – это программа Делфтского технологического университета (Deflt University of Technology) в Нидерландах для студентов-магистров. В ней основное внимание уделяется функции и последующему практическому применению прототипов учащихся. В честь Международного дня студента, который отмечается ежегодно 17 ноября, tybet.ru представляет подборку проектов данного ВУЗа, посвященных остеклению фасадов и солнцезащите.

В рамках курса «Строительные технологии» в Техническом университете Делфта студенты Bucky Lab в первом семестре разрабатывают новые концепции фасадов, от идеи до реализации, в виде прототипов 1:1. Под руководством дипломированного инженера Марселя Билоу (Marcel Bilow) они проходят все этапы, аналогичные разработке продукта на практике.

Как создаются прототипы фасадов и солнцезащитных систем в Bucky Lab

В своей модельной учебной программе в Bucky Lab студенты начинают с идеи, основанной на физическом, техническом или материальном принципе. Затем она дорабатывается в междисциплинарном обмене со специалистами по планированию и представителями отрасли таким образом, что (промышленное) внедрение в принципе возможно.

Создание прототипа в мобильной мастерской Bucky Lab служит для проверки правильности собственного планирования, выявления возможных ошибок в концепции и оптимизации конструкции на основе первоначального анализа ошибок. В течение семестра студенты используют как программное обеспечение САПР, так и программы структурного анализа для тестирования и оптимизации своего виртуального прототипа на экране. Однако только конструкция прототипа показывает, может ли концепция быть реализована в принципе и соответствует ли выбранный дизайн ожиданиям. Bucky Lab работает по Fast Failure Method (метод быстрого отказа), который позволяет быстро обнаруживать ошибки.

Несущие конструкции прототипов обычно изготавливаются из дерева и полиуретана (обомодулан), имитируя классические фасадные или оконные конструкции из стали, алюминия или дерева. Прототипы изготавливают из различных материалов, которые часто заимствуются из других областей. В Bucky Lab основное внимание уделяется функциям, поэтому прототип также можно протестировать. При дальнейшей проработке строительных чертежей эти идеи затем преобразуются в реализуемые конструкции с использованием материалов для конкретного применения.

Сосредоточившись на интегрированных в зданиях фотоэлектрических элементах (BIPV) в 2020 году, лаборатория Bucky Lab при Техническом университете Делфта в Нидерландах дала студентам возможность придумать новые прототипы фасадов.

Фото: Bucky Lab / TU Delft. Многоцелевая фасадная система clever adaptive PV facade

Умный адаптивный фотоэлектрический фасад

В ЕС около 40% энергопотребления приходится на здания. Это особенно актуально для офисных и коммерческих объектов. Хотя архитекторы и инженеры пытаются решить эту проблему, проектируя зеленые здания, потребность в максимальной выходной мощности часто противоречит нескольким задачам проектирования, таким как обеспечение хорошего обзора и поступление достаточного количества дневного света. Команда студентов Bucky Lab задумала разработать фотоэлектрический продукт в качестве второго фасада, используя одноосный адаптивный механизм отслеживания солнца. В конструкции clever adaptive PV facade есть вращающиеся фотоэлектрические трекеры внутри складного каркаса. Это многоцелевая фасадная система, которая собирает энергию, уравновешивает дневной свет, а также обеспечивает затемнение и визуальный комфорт. Используя динамический механизм, продукт может постоянно адаптировать свой угол к положению солнца.

Фото: Bucky Lab / TU Delft. Энергогенерирующий фасад с функцией самозащиты Zonnebloem

Zonnebloem: энергогенерирующий фасад с функцией самозащиты от стихийных бедствий

Zonnebloem (по-голландски «подсолнух») – это концепция фотоэлектрического фасада, который не только производит чистое электричество, помогая бороться с изменением климата, но также спроектирован таким образом, чтобы справляться с некоторыми из его ожидаемых воздействий. Через 50 лет экстремальные климатические условия, такие как град и сильный ветер, станут обычным явлением, поэтому существует острая необходимость в перспективных фасадах, которые смогут защитить фотоэлектрические панели, когда ситуация становится опасной. Zonnebloem имеет два режима работы: Environment и Performance. В режиме Environment система складывается в соответствии с плохими погодными условиями в закрытое состояние, защищая остекление фасада до того, как произойдет стихийное бедствие. В режиме Performance она преобразует статический фасад в перформативный, отображая графику, контролируемую пользователем. По словам разработчиков, Zonnebloem стремится удивить и привлечь людей, а также продемонстрировать интеграцию экологичного дизайна в нашу искусственную среду.

Фото: Bucky Lab / TU Delft. Интеллектуальный фасадный элемент Solar Tracker

Solar Tracker: фотоэлектрический фасад с двухосевым отслеживанием

Система Solar Tracker – это интеллектуальный фасадный элемент, который может стать платформой для повышения энергоэффективности и визуального комфорта. Команда студентов Bucky Lab разработала двухосную модульную фотоэлектрическую систему, которую можно применить к фасадам существующих зданий, превратив их в BIPV-систему. Поскольку фотоэлектрические панели наиболее эффективны, когда солнечный свет падает на них под углом 90 градусов, система предназначена для отслеживания положения солнца в небе, чтобы получить как можно больше солнечной энергии. Кроме того, интеграция фотоэлектрических элементов в ограждающую конструкцию здания обеспечивает производство электроэнергии, затенение, а также правильное распределение дневного света.

Фото: Bucky Lab / TU Delft. Прототип адаптивного фотоэлектрического фасада KAOSS

KAOSS: кинетический адаптивный фотоэлектрический фасад в стиле оригами

KAOSS (Kinetic Adaptive Origami Sun Shade) – это прототип кинетического адаптивного фотоэлектрического фасада, который умело сочетает выработку энергии с затенением от солнца: Интегрированная фотоэлектрическая система затемнения снижает потребность в охлаждении застекленных зданий и увеличивает эстетическое впечатление от фасада. Модули в форме оригами чувствительны к солнцу: они расширяются, когда солнечная активность возрастает, чтобы максимизировать их способность затенять. Когда на поверхность остекления фасада поступает мало света, шестиугольники сжимаются, чтобы обеспечить обзор и максимум дневного света для комфорта пребывающих в здании людей. Форма экранов гарантирует, что фотоэлектрические модули никогда не будут скрыты от света.

Фото: Bucky Lab / TU Delft. PV-система для многоквартирных домов Green solar

Green solar: охлаждение PV-фасада с помощью растений

Этот студенческий прототип, разработанный магистрантами Bucky Lab, предлагает решить проблему потери эффективности энергогенерирующих фасадов из-за нагрева за счёт интеграции растений. В средиземноморском климате эффективность фотоэлектрических модулей имеет тенденцию к снижению из-за высоких температур. Кроме того, это увеличивает эффект городского острова тепла в мегаполисах. Решение студенческого коллектива – Green solar – это PV-система, прикрепленная к глухому фасаду многоквартирных домов, которая эффективно работает в жарком климате с использованием испарительного охлаждения интегрированной системы гидропоники. Растения понижают температуру окружающей среды, что увеличивает эффективность фотоэлектрических панелей и снижает эффект городского теплового острова. Солнечный модуль можно дополнительно оптимизировать, выбрав растения, которые больше испаряют, но они также могут потребовать большего обслуживания и ухода, что на высоком фасаде может быть трудным и дорогостоящим. Еще один способ сделать производство энергии более эффективным – это изменить наклон фотоэлектрических модулей в большей степени по направлению к солнцу.

 Фото: Bucky Lab / TU Delft. Солнечный кирпич Energy Brick

The Energy Brick: фасад из фотоэлектрического кирпича

Когда дело доходит до интеграции солнечных генераторов в оболочку здания, идеальный вариант – сделать их как можно более невидимыми. Один из уже установленных способов – использовать солнечную черепицу, которая выглядит так же, как обычная черепица. Благодаря Energy Brick команда Bucky Lab смогла добиться чего-то подобного для фотоэлектрического фасада. Это решение позволяет сохранить эстетику кирпичного фасада и сочетает ее с преимуществами интегрированных в здание фотоэлектрических элементов. Как дизайнеры студенты заметили, что имеющиеся на рынке солнечные панели не обладают большой архитектурной гибкостью. Этот модульный подход позволяет создавать множество различных вариантов кирпичной кладки в многообразии цветных отделок и линий «строительного раствора», подходящих для любого архитектурного проекта. Идея студентов состоит в том, чтобы кирпичные здания сохранили свое очарование старого мира, продвигаясь к будущему на солнечной энергии.

Фото: Bucky Lab / TU Delft. Энергогенерирующие витражи Stained Solar

Stained Solar: витражи с фотоэлектрическим элементом

Фотоэлектрические панели в основном производятся с упором на эффективность, но эстетикой и архитектурным искусством часто пренебрегают. Разработчики Stained Solar сфокусировались на преодолении этого разрыва между эстетикой и функционалом остекления, создав витражи, которые генерируют энергию с помощью фотоэлектрических модулей. Изделие напоминает витражное окно своим внешним видом, мастерством изготовления и прозрачностью. Солнечные модули можно разрезать на округлые формы, что позволяет адаптировать их ко всем стилям окон.

Представленные в этой статье проекты не только демонстрируют изобретательность студентов, но и позволяют создавать приложения, которые можно использовать в зданиях в сотрудничестве с промышленностью. Целью курса является практическая передача строительных и фасадных технологий, а оживленные дискуссии с отраслевыми партнерами помогают студентам лучше понять проблемы и потребности рынка. Студенты, которые таким образом углубили свои знания о фасадах во время учебы в магистратуре, уже имеют хорошую основу для своей будущей карьеры.

Подготовлено пресс-центром tybet.ru/WinAwards по материалам gw-news.eu.

Размещение и использование (полностью или частично) данного материала допускается только при наличии активной гиперссылки на tybet.ru