facebook Vkontakte LiveJournal e-mail
ПОДПИШИСЬ НА НОВОСТИ:


 

Альтернативная энергетика

10 сентября 2015 |
Гостинично-деловой комплекс. Конкурс «Эко_тектоника»

Вид1

Номинация «За лучшее использование BIPV технологии в архитектурных решениях».

1 место.

Инициатор номинации  — партнер конкурса — бренд Panelli BIPV solutions.

Автор проекта: студентка Казанского государственного архитектурно-строительного университета Дарья Вендина.

Гостинично-деловой комплекс представляет собой высотное гелиоэнергоактивное здание, использующее фотоэлектрические модули для приема и переработки солнечного излучения в электрическую энергию. Такой прием позволяет полностью компенсировать затраты электроэнергии на кондиционирование офисной части здания и, кроме того, получить необычную объемно-пространственную структуру, перебивающую монотонную плоскость фасадов.

Фотоэлектрические стеклянные блоки, интегрированные в материально-конструктивную структуру здания заменяют часть светопрозрачных ограждающих конструкций. Особенность такой конструкции — совмещение выработки энергии с практически беспрепятственным обзором изнутри здания. При таком полифункциональном использовании, средства солнечной энергетики повлияли на объемно-планировочные и архитектурно-художественные решения здания, выступая в качестве фактора архитектурного формообразования.

Вид3

По форме гостинично-деловое здание представляет собой сложный многогранный объем, включающий в себя высотную и стилобатную части. Стилобатная часть за счет включения элементов озеленения кровли объединяет весь комплекс в единое рекреационное пространство, становясь при этом сомасштабной человеку, в отличие от высотной части, играющей на панораму правобережья.

Объем стилобатной части здания функционально делится на четыре основные функциональные составляющие: отель, ресторан, торговый центр, деловой центр. Каждая из этих функций может работать как на горожан, так и на сотрудников и постояльцев гостинично-делового комплекса. Объем высотной части гостинично-делового здания функционально делится на две части: гостиничная, офисная.

Гостиничная часть здания работает на бизнес структуры, иностранные делегации и растущие потребности туризма. Офисная часть отвечает всем современным требованиям и относится к офисам класса «А». На первом этаже гостинично-делового здания размещены входные группы офисной и гостиничной части, вестибюли, рецепция и лобби. На втором и третьем этажах размещены салон красоты, фитнес-, спа-центр. На каждом этаже гостиничной части комплекса размещаются различные по классу и вместимости номера. Номера делятся на рядовые номера, номера-люкс и апартаменты.

Также запроектирован двухуровневый президентский люкс. Офисная часть здания на нижних этажах имеет свободную планировку. Свободные офисные пространства предназначены для рядовых сотрудников и менеджеров среднего звена. На верхних этажах размещаются залы совещаний, приемные и кабинеты топ-менеджеров. На каждом этаже офисной части располагаются зимние сады. Открытые пространства зимних садов являются местом отдыха и общения сотрудников — они создают ощущение свободного пространства, а также являются частью сложной системы преобразования солнечной энергии в электрическую.

Конструированиесветопрозрачногоограждения

Горизонтальная проекция башни представляет собой два смещенных по центральной оси прямоугольных объема со срезанными краями. В центральном ядре здания располагаются лифтовые шахты, вентиляционные шахты, а также помещения поэтажного обслуживания.

Выдержки из научной работы

«Архитектурное формообразование с использованием средств солнечной энергетики»
таблица 1Приведенные таблицы показывают, что для г.Казани значения солнечной радиации сильно отличаются по месяцам. Если в теплый период с апреля по сентябрь наблюдается высокая интенсивность солнечного излучения, то в зимние месяцы эта цифра гораздо меньше. Поэтому неэффективным будет использование солнечной установки круглогодично. Опираясь на результаты исследований солнечной активности, было принято решение использовать солнечные установки в период с апреля по сентябрь.

2. Использование солнечной энергии. Фотоэлектрические модули.
В данном проекте было решено использовать фотоэлектрические BIPV стеклянные модули в виде светопрозрачных ограждений. Установка вместо стекол генерирующих солнечных модулей из кристаллических фотоэлементов позволяет вырабатывать электроэнергию и, одновременно, являться легкой тонировкой для блокировки части яркого света.

3. Выбор оптимального угла наклона фотоэлектрических модулей.
В данном случае, когда установка будет использоваться в основном в летний период, угол наклона панелей устанавливается на 15° меньше географической широты г.Казани:
56 – 15 = 41°

На сайте AtmosphericScienceDataCenter по обработке, архивированию и распространению данных наук о Земле в НАСА Исследовательском центре Лэнгли, был сделан запрос и получены данные NASASSE по метеорологии и солнечной радиации для г.Казани:

NASA Surface meteorology and Solar Energy — Kazan, Russia
Latitude 56 / Longitude 49 waschosen.
Данные NASA по метеорологии и солнечной энергии – Казань, Россия; 56°с. ш. 49° в. д.
SolarGeometry:

Солнечная геометрия:

таблица 2_эко_тектоника
При рассмотрении данной таблицы особое внимание уделялось расчетному периоду – с апреля по сентябрь. Если обратить внимание на почасовые углы солнца для этого периода, можно прийти к выводу, что угол, под которым должны располагаться фотоэлектрич. модули в данном регионе, выбран правильно.
4. Моделирование оптимальной формы здания с учетом повышения энергоэффективности планируемых для использования средств солнечной энергетики. (см. графич. приложение)

5. Расчет эффективности проектируемой солнечной системы
Для расчета был выбран стандартный фотоэлектрический монокристаллический BIPV-модуль.

Как видно из технической характеристики, номинальная мощность модуля P = 140 Вт, или 0,14 кВт.
Площадь приемной поверхности 3634 м2
Площадь одного модуля 2 м2
Nмод = 2760/2 = 1817 шт.

Таким образом, чтобы выложить данную приемную поверхность фотоэлектрическими модулями, потребуется 1817 модулей.

Далее необходимо определить выработку энергии одним модулем, а затем суммарную мощность массива солнечных модулей. В определении этих величин нужно учесть несколько факторов:
• географическое месторасположение объекта;
• период эксплуатации: лето, зима, круглый год; режим эксплуатации: выходные, ежедневно, иная схема;
• возможность позиционировать солнечные модули оптимально, для получения максимальной генерации.;
• наличие деталей рельефа или пейзажа, которые могли бы загораживать поток солнечного света к поверхности фотоэлектрических модулей в течении дня;
• возможность или желание применения следящей за положением солнца подвижной платформы.

В данном примере расчета рассматривается случай, когда модули ориентированы в пространстве оптимально, ничто их не загораживает в течении дня, а следящей системы нет.
Чтобы система получала необходимое количество энергии за весь период эксплуатации, необходимо вести расчет для условий наихудшей инсоляции.

Таблица_2_эко_тектоника

Технические данные солнечного ФГ-модуля

Выбрав угол наклона солнечных модулей (41°; см.п.3), необходимо найти в таблицах инсоляции её значение для данного региона, времени года и угла наклона воспринимающей поверхности.

NASA Surface meteorology and Solar Energy — Kazan, Russia
Latitude 56 / Longitude 49 waschosen.

Параметры для наклонных солнечных панелей

Таблика_5_Эко_тектоника

 

Чтобы система получала необходимое количество энергии за весь период эксплуатации, необходимо вести расчет для условий наихудшей инсоляции. Как видно из таблицы, для периода с апреля по сентябрь при наклоне панелей 41°, месяцем с наихудшей среднемесячной инсоляцией является август. Инсоляция измеряется в кВт*ч/м2/день. Это означает что в августе в Казани в день наблюдается приход солнечной радиации в количестве 4,62 пикочаса.

Пикочасом называется условный промежуток времени, в течении которого интенсивность солнечной радиации равна 1000Вт/м2. Именно такая освещенность используется для паспортизации солнечных модулей.

Количество энергии, вырабатываемое солнечным модулем рассчитывается по формуле:
W (кВт х час)= k P E/1000
где:
Е (кВтхч/м?) – это среднемесячное значение инсоляции за выбранный период;
Р (Вт) – мощность модуля;
k – коэффициент потерь мощности в модуле, значение которого летом составляет 0,5.
W (кВт х час)= 0,5 х 0,14 х4,62 /1 = 0,3 кВт*ч
Суммарное количество энергии, выработанное массивом модулей рассчитывается по формуле:
ΣW = W х Nмод
где ?W – суммарное количество энергии всех фотоэлектрических модулей.
ΣW = 0,3 х 1817 = 545,1кВт*ч

Далее необходимо вычислить, какое количество электроэнергии необходимо, чтобы полностью обеспечить систему кондиционирования здания гостинично-делового комплекса в период с апреля по сентябрь.

Для этого вычислим сначала площадь здания, она равна:
Sзд = 76140 м2

Потребление энергии в год системой кондиционирования составляет примерно 105 кВт/час*м2
Таким образом, потребление электроэнергии на систему кондиционирования проектируемым зданием в год можно определить следующим образом:

76140 х 105 = 7 994700 кВт*год

Учитывая климат г.Казани, будем считать, что система кондиционирования гостинично-делового комплекса будет функционировать в тот период, когда будет использоваться фотоэлектрическая установка, а именно в период с апреля по сентябрь, т.е. в среднем 150 дней в году.

Исходя из этого, можно найти количество потребляемой энергии в день системой кондиционирование здания:

7994700 / 150 = 53298 кВт*день

и, соответственно, в час:

53298 / 24 = 2220,75 кВт*ч

Таким образом, в период, когда предполагается использовать фотоэлектрическую систему, системе кондиционирования требуется 2220,75 кВт*ч электроэнергии. Проектируемая фотоэлектрическая система, по расчету, будет вырабатывать 545,1 кВт*ч электроэнергии, следовательно, четвертую часть электроэнергии, необходимой для кондиционирования здания гостинично-делового комплекса в период с апреля по сентябрь, возможно получить средствами солнечной энергетики.

Ввиду того, что площадь офисной части комплекса составляет ориентировочно четвертую часть от общей площади здания (Sоф = 25 070 м2, Sобщ = 98 370 м2), а также пребывание людей в офисах является постоянным, в отличие от гостиничных номеров, было принято полностью покрыть потребности в электроэнергии офисной части гостинично-делового комплекса.

Метки
[an error occurred while processing the directive]
[an error occurred while processing the directive]