Założenia
Trzeci etap przeprowadzanych prac, jest ze względu na ilość przebadanych modeli przestrzennych, najbar-dziej rozbudowaną częścią całej pracy dysertacyjnej. Stwierdzono konieczność sprawdzenia bardzo wielu różnorodnych form budynków i ich relacji między sobą. W tym fragmencie badań to autor pracy projektuje formę, układ, kubaturę, kąty płaszczyzn dachów. Przebadano kilkadziesiąt, znacząco różnych modeli o nie-jednorodnych właściwościach. Celem było zbadanie możliwie szerokiej palety rozwiązań, nie odrzucając z góry żadnej z możliwości. Dążąc jednakże do wybrania spośród bardzo wielu form, typów najbardziej optymalnych. Wyznaczono siedem grup modeli dla których wspólnym mianownikiem jest kształt rzutu, forma budynków lub układ zabudowy. Przebadano i opisano układy zabudowy, którego budynki mają:
- rzuty na planie trójkąta - rzuty na planie kwadratu - rzuty na planie prostokąta - rzuty na planie koła / elipsy - rzuty na planie rombu
III
- formę budynków wysokościowych
- formę opartą o wzory inspirowane budową roślin
Na tym etapie badań wiedza autora o relacji morfologia zabudowy - wydajność energetyczna, była bardzo ograniczona, teoretyczna. Opierała się o przypuszczenia, wynikające z lektury literatury fachowej, ale nie była poparta doświadczeniem w prowadzeniu tego typu badań. Dlatego poszukiwania nie opierają się na jakiejś konkretnej metodzie. Przyjęto założenie, że przeprowadzenie licznych, różnorodnych prób, wyciąganie wnio-sków i uczenia się na błędach doprowadzą do jakiegoś rodzaju konstatacji. Budując modele urbanistyczne nie stosowano żadnych zasad definiujących odległości między budynkami. Dopiero bazując na wiedzy z tego etapu dociekań, starano się zdefiniować procedurę modelowania tego typu struktur. Zatem z punktu widze-nia dalszych badań ten etap wydaje się dość prymitywny w sposobie myślewidze-nia o formie miasta solarnego.
Po doświadczeniach z badania III_9_1 - III_9_5 zrezygnowano z części ocenianych czynników.
Dla ułatwienia odczytywania i porównywania jakości, zawężono kryteria opisywane w tabelach do:
- powierzchnia zabudowy - kubatura
- wysokość min. / max.
- procentowy udział strefy pasywnej w powierzchni rzutu - kąt odchylenia od poziomu płaszczyzny dachu
- powierzchnia, procent zacieniania, energia dostępna na 1 m² ścian„północnych”
- powierzchnia, procent zacieniania, energia dostępna na 1m², całkowita wartość energii docierającej do płaszczyzn „ścian południowych”
- powierzchnia, procent zacieniania, energia dostępna na 1m², całkowita wartość energii docierającej do płaszczyzn „dachów”
- suma całkowitej wartości energii, docierającej do płaszczyzn aktywnych czyli „dachów” i „ścian południowych”, jest końcowym kluczowym, wynikiem na podstawie którego porównywana będzie jakość rozwiązań przestrzennych
Celem przeprowadzanych doświadczeń było:
- znalezienie kształtu rzutu, który pozwala na maksymalizację potencjału energetycznego - wyodrębnienie najwydajniejszych energetycznie układów zabudowy
- wyodrębnienie spośród badanych siedmiu form, trzech o najlepszych właściwościach, pozwalają-cych na rozwijanie ich potencjału w kolejnych etapach badania
- określenie, która z form zabudowy pawilonowa, czy dziedzińcowa mają największy potencjał solarny - zdefiniowanie zakresu maksymalnych możliwości pozyskiwania energii
- określenie optymalnej powierzchni zabudowy, kubatury
- zdefiniowanie szczegółów formy budynków pozwalających na zmniejszenie wzajemnego zacieniania
Cechy wspólne badanych modeli:
- granice modelu o wymiarach 300 x 300 m tj. 90 000 m²
- powierzchnia zabudowy wynosząca 18 000 m² tj. 20% powierzchni próbki
- kubatura - początkowo szeroko zróżnicowana, w późniejszych badaniach ujednolicona do wartości 297 000 m³
- dla większości próbek dach wymodelowany jako płaszczyzna pod kątem 37° (uznanym za optymal-ny w cytowaoptymal-nych wynikach badań)
model_3_1
III
187
model_3_1 model_3_2 model_3_3 model_3_4 model_3_5 model_3_6
rzut
1. Układy zabudowy, którego budynki mają rzuty na planie trójkąta
Modele 3_1 - 3_6 tabela_5
Założenia
Zweryfikowano model zabudowy oparty o szereg budynków na planie trójkąta o różnych właściwościach.
Modele 3_1 - 3_3 zwrócone jednym bokiem w kierunku południowym, modele 3_4 - 3_6 zwrócone dwoma bokami w kierunku południowym. Kąt pomiędzy ramionami trójkątnego rzutu wynosi - modele 3_1 i 3_4 - 60°; modele 3_2 i 3_5 - 90°; modele 3_3 i 3_6 - 110°. Każdy z porównywanych obiektów ma wysokość początkową 9,9 m i wysokość maksymalną,wynikającą z kąta płaszczyzny dachu oraz rozmiarów rzutu. Celem badania było określenie, który z kątów rzutu zabudowy jest najbardziej wydajny.
Jakie ustawienie obiektów w kierunku południowym daje lepsze wyniki. Oraz która z orientacji budynków przy jakim kącie rozchylenia ramion trójkątnej podstawy daje największą kubaturę.
Opis wyników
Powierzchnia zabudowy jest stała 18 000 m² tj. 20% działki. Kubatura jest bardzo nierównomierna i wy-nosi od 324 837 m³ do 630 332 m³. Strefa pasywna w porównywanych próbkach jest zbliżona 50,2 - 56,7%. Ciekawa jest analiza stosunku powierzchni ścian północnych do południowych. W modelach 3_1 - 3_3 proporcje te są zdecydowanie niekorzystne. Ściany północne mają około trzykrotnie większą powierzchnię niż południowe. W modelach 3_5 i 3_6 różnice te także występują ale, nie są tak zna-czące. Jedynie w próbce 3_4, ściany południowe mają większą powierzchnię niż północne. W obiektach 3_1 - 3_3 powierzchnia ścian południowych jest niewielka - średnio 4 600 m², nieznaczny jest także stopień zacieniania, około 25,1%. W strukturach 3_4 - 3_6 powierzchnia ścian południowych jest zdecy-dowanie większa, przeciętnie 15 882 m², jednak zacienianie tych powierzchni to 41,4%. Pomimo niemal dwukrotnie większego zacienienia w strukturach 3_4 - 3_6 wartość zanotowanej energii przypadającej na m² jest zaledwie o 7,4% mniejsza niż w obiektach 3_1 - 3_3. Sumaryczna wartość energii padająca na płaszczyzny wynosi od 466 kWh/m² w modelach 3_4 - 3_6 do 503 kWh/m² w 3_1 - 3_3. Uśredniony ostateczny wynik modeli 3_1 - 3_3 wynosi 25 205 MWh natomiast modeli 3_4 - 3_6 to 36 504 MWh.
III
188
Najsłabszy wynik łączny osiąga próbka 3_1 - 24 315 MWh. . Zatem mimo niemal dwukrotnie większego zacienienia w modelach 3_4 - 3_6 wartość zanotowanej energii przypadającej na m² jest zaledwie o 7,4%
mniejsza niż w obiektach 3_1 - 3_3. Najsłabszy wynik łączny osiąga model 3_1 - 24 315 MWh.
Najlepszym wynikiem aż 39 043 MWh poszczycić się może model 3_4. Wynik ten przekracza wy-znaczony cel efektywności tkanki urbanistycznej w pozyskiwaniu energii słonecznej. Należy jednak zwrócić uwagę na to, że kubatura tego modelu wynosi aż 630 332 m³ - ponad dwukrotnie więcej, niż, uznana za średnią, wartość 297 000 m³. Wysokość maksymalna aż sięga 47,5 m. Zatem doskonały wynik, jest w głównej mierze zasługą dużej powierzchni czynnej związanej z wartością kubatury.
Także modele 3_5 - 3_6 osiągające doskonałe wyniki ok. 35 000 MWh mają bardzo dużą kubaturę.
Wnioski
Budynki na planie trójkąta o kącie między jego ramionami wynoszącym 60° pozwalają na pozyskanie największej ilości energii ze względu na dużą powierzchnię ścian południowych. Budynki na planie trój-kąta należy orientować dwoma bokami w kierunku południowym. Taka orientacja, mimo dwukrotnie większego zacienienia, daje niewiele mniejszą ilość energii na m² ściany. Jednocześnie dzięki znacząco większej powierzchni, sumarycznie uzyskuje się lepszy potencjał energetyczny. By móc w sposób obiek-tywny ocenić właściwości poszczególnych form przestrzennych, należy ujednolicić kubaturę badanych obiektów. Bowiem związana z wartością kubatury powierzchnia płaszczyzn aktywnie pozyskujących energię, może pozwalać na zawyżanie wyników całościowych.
Modele 3_7 - 3_12 tabela_6
Założenia
Wszystkie modele zwrócone są dwoma bokami do kierunku południowego i mają kąt między ramionami podstawy 60°. Porównano próbki o różnej wielkości rzutów przy jednakowej powierzchni zabudowy.
Modele 3_7 - 3_9 mają kubaturę wynikającą z zastosowanej wysokości początkowej i kąta płaszczyzny
model_3_7 model_3_8 model_3_9 model_3_10 model_3_11 model_3_12
rzut
model_3_11
III
dachu 37°. Stwierdzono konieczność ujednolicenia kubatury w celu obiektywnej oceny wyników, dlatego modele 3_10 - 3_12 mają jednakową kubaturę 297 000 m³. Model 3_7 jest tożsamy z obiektem 3_4 z tabeli_5 jego wyniki powtórzono w tabeli_6 w calach porównawczych.
Opis wyników Modele 3_7 - 3_9
Charakteryzują się dużą wartością kubatury od 630 332 do 388 685 m³. Stefa pasywna tych modeli to jedynie 35,1 - 55,7 % powierzchni rzutu. Budynki są bardzo wysokie od 29,0 m do 47,5 m. Ściany południowe mają większą powierzchnię od ścian północnych co ocenić należy pozytywnie. Ściany po-łudniowe posiadają potencjał pozyskania średnio 442 kWh/m² a ich średnie zacienianie wynosi 46,5%.
Płaszczyzny dachów zacieniane są w zakresie 8,9%. Wyniki sumaryczne modeli oscylują pomiędzy 38 336 a 39 326 MWh.
Modele 3_10 - 3_12
Charakteryzują się jednakową kubaturą 297 000 m³ Strefa pasywna jest większa od modeli 3_7-3_9 i wynosi 92,2%. Mniejsza jest wysokość budynków, maksymalnie 19,0 m. Właściwe proporcje ma sto-sunek powierzchni ścian północnych do południowych. Zaskakująco wysoki jest metraż ścian południo-wych, pomimo znacznie mniejszej niż w modelach 3_7 - 3_9 kubatury. W modelach 3_7 - 3_9 po-wierzchnia ścian południowych wynosi średnio 40 809 m² a w modelach 3_7 - 3_12 aż 51 157 m².
Zacienianie ścian południowych wynosi średnio 50,2% a zatem jest nieco większe niż w modelach 3_7 - 3_9. Mniejsze jest natomiast zacienienie dachów i wynosi średnio 6,9%. Pomimo nieznacznie gorszych wyników cząstkowych modele 3_10 - 3_12 mają wyższy potencjał pozyskiwania energii, który w naj-lepszym modelu 3_12 wynosi aż 41 268 MWh.
Niezwykle ciekawe jest porównanie modelu 3_6 do obiektu 3_12. Model 3_6 przy kubaturze 630 332 m³ i powierzchni ścian południowych 40 217m² osiąga wynik sumaryczny 39 043 MWh, natomiast model 3_12 przy kubaturze 297 000 m³, ma powierzchnię ścian południowych o wartości 52 713 m² a do płaszczyzn tych dociera aż 41 268 MWh energii.
Wnioski
W modelach 3_7 - 3_12 uzyskano wyniki znacząco przekraczające wyznaczony cel wydajności. Niestety większość pozostałych czynników ma nieakceptowalne wartości. Budynki są zbyt wysokie, mają zbyt dużą kubaturę i zbyt małą strefę pasywną lub działka zabudowana jest zbyt gęsto ograniczając moż-liwość tworzenia przestrzeni publicznych oraz terenów zieleni. Przy tej samej powierzchni zabudowy wszystkich modeli w obiektach 3_10 - 3_12 uzyskano o 25% większą powierzchnię ścian południo-wych, pomimo że kubatura w tych modelach jest aż o 68% mniejsza od obiektów 3_7 - 3_9.
Badanie udowodniło, że duża wartość kubatury nie jest jednoznaczna z dużą powierzchnią płasz-czyzn aktywnych. Dodatkowo duże kubaturowo budynki mają niewielką wartość strefy pasywnej, im mniejszy budynek tym lepsze wyniki w tej kategorii. Natomiast niewielkie budynki, gęsto upakowane na działce, zacieniane są w większym stopniu, niż duże obiekty w zabudowie ekstensywnej. Należy znajdować kompromis pomiędzy odczuciem przestronności kompozycji a kubaturą i uzyskiwanymi rezultatami. Nie zauważono różnic pomiędzy wydajnością budynków ustawionych jeden za drugim, bądź przesuniętych względem siebie. Naprzemienne ustawianie budynków w kolejnych rzędach za-budowy zwiększa jednak komfort widokowy między obiektami oraz estetykę założenia.
III
190 Modele 3_13 - 3_18 tabela_7
Założenia
Określić, która z form zabudowy, dziedzińcowa czy pawilonowa uzyska lepsze osiągi dla rzutów opartych na planie trójkąta. Dowieść czy modyfikacje trójkątnego plan budynku, takie jak ścinanie narożników, skracanie południowego wierzchołka, rozbijanie trójkątnego planu, zwiększy wydajność energetyczną.
Przetestować jak stopniowo narastająca wysokość i powierzchnia rzutu budynków, wpływa na osiągane wyniki. Sprawdzić czy gradient rozmiarów poprawia wyniki cząstkowe. Wykazać dla którego z kątów płaszczyzny dachu 20° czy 37° wydajność całej próbki jest lepsza.
Opis wyników
Modele 3_13 - 3_15 - zabudowa typu dziedzińcowego
Kubatura w modelu 3_13 wynosi aż 609 812 m³ dla pozostałych dwóch modeli kubaturę ujednolicono do 297 000 m³. Poziom strefy pasywnej w tego typu zabudowie, jest bardzo wysoki i w modelach 3_13 - 3_14 wynosi aż 100% powierzchni rzutu. Bardzo niekorzystna ze względu na zakres zacieniania i skalę obiektów jest duża wysokość modelu 3_13 sięgająca 51,2 m. W obiekcie tym ściany północne mają największą powierzchnię 82 291 m². Obiekt 3_15 ma zdecydowanie mniejszy metraż ścian północnych 29 585 m², przy tym największe zacienianie 89,0% mając do dyspozycji zaledwie 265 kWh/m² dostęp-nego promieniowania. Pomiędzy modelami 3_13 a 3_15 można zauważyć ciekawą zależność doty-czącą ścian południowych. Model 3_15 posiada największą powierzchnię 60 605 m² ale jest zacieniany w największym stopniu 51,7% przez co dostępna energia to zaledwie 389 kWh/m². Iloraz powierzchni oraz dostępnej na m² energii promieniowania, skutkuje najwyższym wynikiem łącznym 23 581 MWh.
W kontraście model 3_15 o powierzchni ścian południowych 30 012 m², znacznie mniejszy stopień zacieniania 37,5%, stosunkowo wysoki poziom otrzymywanego promieniowania 476 kWh/m², ale wynik ilorazu daje zaledwie 14 301 MWh. Największą powierzchnię mają dachy próbki 3_13 jest zacieniana w dużym stopniu 13,8% ale daje wysoki wynik końcowy (skutek opisanego powyżej efektu). Ostateczny najlepszy wynik łączny 43 715 MWh należy do modelu 3_13. Jednak z uwagi na wartość kubatury,
model_3_13 model_3_14 model_3_15 model_3_16 model_3_17 model_3_18
rzut
model_3_17
III
poziom zacieniania, wydajność w pozyskiwaniu energii za lepszy należy uznać typ zabudowy reprezen-towany przez próbkę 3_15.
Modele 3_16 - 3_18 - zabudowa typu pawilonowego
Rzut a zatem powierzchnia zabudowy, wszystkich trzech modeli jest identyczna. Rozmiary budyn-ków narastają systematycznie, różnią się wysokością, kątem połaci dachowej, kubaturą. Zabudowę charakteryzuje gradient wielkości rzutów i wysokości budynków od najmniejszego do największego.
Wysokości maksymalne wynoszą od 26,7 do 35,4 m, Strefa pasywna to jedynie 57,9%. Ściany północne różnią się powierzchnią, ale uzyskują podobny stopień zacienienia i pozyskiwanej energii - średnio 77,4% / 353 kWh/m². Powierzchnie ścian północnych i południowych są niemal równe co należy uznać za zaletę tego typu modeli. Ściany południowe zacieniane średnio w 33,7% osiągają bardzo podobne wyniki napromieniowania. Im większa kubatura tym zacienianie większe, mniejsza wartość dostępnej energii na m², większa jej wartość sumaryczna. Dachy pod kątem 20° zacieniane w zaledwie 4,0% osią-gają bardzo wysoki poziom nasłonecznienia wynoszący 970 kWh/m² osiąosią-gając także większy wynik łączny. Za najlepszy uznać należy model 3_17 ze względu na najwyższy poziom potencjału pozyski-wania energii, dobre wyniki nasłonecznienia, akceptowalny poziom zacieniania. Dobry wynik energe-tyczny, uzyskano przy jednoczesnym podniesieniu, wartości kubatury o 12% w stosunku do poziomu wzorcowego.
Wnioski
Forma dziedzińcowa zapewnia większą łączną wartość docierającej do płaszczyzn obiektu energii. Jest to jednak tylko skutek znacząco większej powierzchni ścian działających jako kolektory. W zabudowie dziedzińcowej na planie trójkąta zacienienie ścian południowych i dachów ma bardzo wysoki poziom i z tego punktu widzenia jest to rozwiązanie gorsze od zabudowy pawilonowej. Na podstawie przeba-danych modeli można zaryzykować stwierdzenie, że kąt pochylenia połaci dachowej o wartości 20°, pozwala na zwiększenie pozyskiwanej energii. Należy jednak przeprowadzić dodatkowe bardziej pre-cyzyjne badania z modelami o tej samej formie i kubaturze. Nie zauważono pozytywnych, znaczących skutków modyfikowania kształtu rzutu.
Kształtowanie zabudowy w formie gradientu narastających rozmiarów budynków znacząco zmniej-sza stopień zacieniania, poprawiając dostępność światła słonecznego do jego płaszczyzn.
Należy skorelować wielkość dziedzińców w zabudowie kwartałowej z wysokością budynku i sposobem zacieniania. Ponownie potwierdza się stwierdzenie, że duża wartość kubatury, generuje bardzo duży wynik końcowy, co jest sprzeczne z wysokim stopniem zacienienia takich modeli oraz bardzo małej war-tości energii docierającej do płaszczyzn południowych.
Wysoką wydajność energetyczną, można przy odpowiedniej morfologi zabudowy, połączyć z dużą wartością kubatury a zatem wykorzystania potencjału funkcjonalnego i ekonomicznego terenu.
III
192 Modele 3_19 - 3_24 tabela_8
Założenia
Poznać wartość energii dostępnej dla poziomych płaszczyzn dachów. Zbadać walor energii dla płasz-czyzn ustawionych pod kątem optymalnym rozstawionych na powierzchni poziomego dachu. Sprawdzić zasadność stosowania zabudowy na planie trójkąta w formie ostrosłupów. Zbadać jaki wpływ na wyniki ma zorientowanie względem kierunku południowego budynków w formie pryzm.
Opis wyników Modele 3_19 - 3_20
Kluczowe w tym fragmencie badania jest porównanie efektywność pozyskiwana energii na powierzch-ni różpowierzch-nie wymodelowanych dachów. Z tego względu, oba modele mają tą samą formę, powierzchpowierzch-nię zabudowy, kubaturę, wysokość itd. Model 3_19 ma dach płaski, poziomy o powierzchni 18 000 m².
Charakteryzuje go 0% zacienianie, 944 kWh/m² dostępnej energii. Łącznie ze ścianami południowymi może pozyskać 28 687 MWh. W próbce 3_20 na stropodachu, wymodelowano płaszczyzny pod kątem 37°. Płaszczyzny imitują formę „kolektorów słonecznych”. Mają szerokość 2 m a odległość pomiędzy kolejnymi rzędami wynika z kąta 15,3° (kąt padania promieni słonecznych o godz. 12, 21 grudnia). Tak przygotowana „instalacja solarna” ma powierzchnię 8 423 m² jest zacieniana w 6,9% . Sumarycznie dla wszsytkich płaszczyzn aktywnych model pozyskać może 20 057 MWh energii.
Modele 3_21 - 3_22
Próbki maja stałą powierzchnię zabudowy 18 000 m². Każda z płaszczyzn ostrosłupa jest odchylona od poziomu o 37°. W związku z charakterystyczną formą budynków ich kubatura wynosi zaledwie 76 797 m³ i stanowi jedynie 25,8% kubatury uznanej za wzorcową. Z uwagi na kąt płaszczyzn, bardzo wysoki jest poziom energii docierającej do obiektu. Dla modelu 3_21 ściany północne osiągają wynik 675 kWh/m² i zacienienie 48,0%. Na płaszczyznach południowych odnotowano 883 kWh/m² i poziom zacienienia 15,4%. Mimo wysokich wskazań cząstkowych, ze względu na wartość kubatury a zatem
model_3_19 model_3_20 model_3_21 model_3_22 model_3_23 model_3_24
rzut
model_3_23
III
193
i powierzchni czynnych, model otrzymuje wynik łączny, jedynie 13 144 MWh energii. Dla modelu 3_22 ściany północne osiągają 769 kWh/m² i zacienienie 36,9%. Na płaszczyznach południowych odnotowano 933 kWh/m² i poziom zacienienia 4,5 %.Mimo wysokich wskazań cząstkowych, ze względu na wartość kubatury / powierzchni czynnych model otrzymuje jedynie 7 148 MWh energii. To najniższy z otrzyma-nych dotychczas wyników całościowych.
Modele 3_23 - 3_24
Pochylenie ścian ostrosłupa ma wartość 60°, dzięki czemu kubatura wzrasta do 294 201 m³ i jest bliska wyznaczonej wartości wzorcowej. By zwiększyć kubaturę konieczne było także, zagęszczenie zabudo-wy do 30 000 m² tj. 33,3% powierzchni próbki. Na ściany północne modelu 3_23 pada 709 kWh/m² energii słonecznej a zacienienie wynosi 30,4%. Dla południowych zanotowano 704 kWh/m² przy zacie-nianiu wynoszącym 31,3%. Łączna wartość docierającej energii sięga 27 900 MWh co jest wynikiem dobrym w odniesieniu do modeli zabudowy opisywanych w I i II etapie badania. Na ściany północne modelu 3_24 pada 544 kWh/m² energii słonecznej a zacienienie wynosi 60,3%. Dla południowych za-notowano 778 kWh/m² przy zacienianiu wynoszącym 16,7% Łączna wartość docierającej energii wynosi 15 871 MWh co jest wynikiem porównywalnym do osiągów istniejącej zabudowy Poznania, ale niewiel-kim w odniesieniu do modeli 3_4, 3_12, 3_13
Wnioski
Porównanie modeli 3_19 - 3_20 pokazuje dobitnie, że przy projektowaniu wysokowydajnych form zabudowy miejskiej, należy całą powierzchnię dachu traktować jako kolektor energii. Symulowane na dachach poziomych „typowe” instalacje solarne pozyskują o połowę mniejszą ilość energii z uwagi na dwukrotnie mniejszą powierzchnię czynną.
W przypadku zabudowy w formie ostrosłupów, konieczna jest orientacja dwoma płaszczyznami w kie-runku południowym. By zwiększyć efektywność modeli tego typu niezbędna jest maksymalizacja po-wierzchni i kubatury co negatywnie wpływa na pozostałe czynniki badania. W przypadku obiektów w kształcie pryzm, piramid, ich powierzchnia czynna jest zbyt mała w porównaniu do form architekto-nicznych w których występuje pionowa ściana i dach.
W celu maksymalizacji pozyskiwanej energii, konieczne jest takie modelowanie obiektów by posia-dały zarówno dużą powierzchnię ścian jak i dachów.
Formy pryzmatyczne są z całą pewnością trudniejsze do wpisania funkcji użytkowych wewnątrz obiektu.
Modele 3_25 - 3_30 tabela_9
model_3_25 model_3_26 model_3_27 model_3_28 model_3_29 model_3_30
rzut
III
ZałożeniaW modelach 3_9 - 3_12 zaobserwowano, iż duża część budynków zasłania się wzajemnie. Szczególnie mocnemu zacienianiu, ulegały południowe wierzchołki ścian i dachów. Postanowiono zbadać czy można tego uniknąć. W tym celu wymodelowano serię próbek w których budynki mają rzut trapezu. Ten frag-ment badania próbuje odpowiedzieć na serię pytań. Czy budynki których podstawę stanowi trapez mają lepszą wydajność od tych, których podstawą jest trójkąt? Jak rozmiary pojedynczych obiektów wpływają na wynik testu? Jak na potencjał pozyskiwania energii słonecznej oddziałuje wartość kątowa płaszczy-zny dachu? Czy zbliżenie obiektów między sobą w kolejnych rzędach zabudowy ma pozytywny wpływ na wydajność?Opis wyników
Kubatura i powierzchnia wszystkich modeli jest jednakowa 297 000 m³, 18 000 m². Strefa pasywna ma wartość 63% dla modeli 3_26 - 3_28 i 72,3% dla modeli 3_29 - 3_30. Ściany północne uzyskują bardzo zbliżone do siebie wyniki. Średnia powierzchnia 23 903 m², zacienienie 88,8%, energia 316 kWh/m² Jedynie model 3_27 ze względu na płaszczyznę dachu pod kątem 37° ma niekorzystne proporcje powierzchni ścian północnych do południowych. W pozostałych przypadkach, w których kąt pochylenia płaszczyzny dachu wynosi 20°, ściany południowe są o 24,6% większe od północnych. Ściany południowe najbar-dziej zacienione są dla modelu 3_27 (dach pod kątem 37°). Dla tego obiektu energia osiąga najmniejszy poziom 463 kWh/m² oraz najmniejszą wartość dla ich całej powierzchni 10 590 MWh. Najlepsze wyniki cząstkowe dla ścian południowych i dachów ma model 3_28. Ściany południowe są w tym przypadku za-cienione w 35,0% dociera do nich energia 494 kWh/m². Dachy tego modelu są zacieniane w najmniejszym stopniu spośród badanej grupy, osiągając wartość energii 943 kWh/m². Ze względu na dużą powierzchnię ścian południowych najlepszy wynik ostateczny 33 499 kWh/m² posiada model 3_30.
Wnioski
Trudno w sposób jednoznaczny porównać wydajność budynków na planie trójkąta i trapezu. Wyniki koń-cowe trzeba bowiem zestawić z resztą czynników, głównie takich jak stopień zacieniania płaszczyzn aktywnych, kubatura, powierzchnia zabudowy. Z obserwacji wynika, że budynki na planie trapezu uni-kają wzajemnego zacieniania. Nie znalazło to jednak odzwierciedlenia w wyniakach. Stopień zacieniania w tym przypadku, wynika z formy obiektu, położenia kątowego płaszczyzn aktywnych względem słońca.
Wymiary obiektów wpływają na wynik końcowy. W badanym przypadku większa ilość małych bu-dynków, skutkowała wzrostem powierzchni aktywnej. Mała ilość dużych obiektów zaś zmniejsze-niem powierzchni aktywnych, głównie ścian południowych. Mały kąt połaci dachowej powoduje
model_3_28
model_3_31 model_3_32 model_3_33 model_3_34 model_3_35 model_3_36
model_3_31 model_3_32 model_3_33 model_3_34 model_3_35 model_3_36