Planning for Solar Buildings in Urban Environments
Författare
Summary, in Swedish
Popular Abstract in Swedish
Solenergi kommer att vara en av de viktigaste miljövänliga energikällorna i framtiden, vilket innebär ökat antal solpaneler (för el och värme) som integreras i våra hus men också som fristående produktionsanläggningar. När man planerar framtida hus och stadsdelar är det viktigt att skapa de bästa förutsättningarna för solenergi eftersom hus och stadsdelar finns kvar i flera generationer. Men hur tar vi i dagsläget hänsyn till solenergi i designprocessen och hur kan det förbättras?
Denna avhandling fokuserar på arkitekternas och stadsplanerarnas roll vid planeringen för solbyggnader i stadsmiljö. En blandad forskningsmetod valdes: I) en kvalitativ studie genomfördes bestående av intervjuer med skandinaviska arkitekter som integrerat solenergi i sina projekt, och II) kvantitativa studier som behandlar solkartor, solpotentialen av ett platt tak, effekten av designbeslut samt utvecklingen av ett verktyg för att bedöma fasaders solpotential.
I den första forskningsdelen intervjuades skandinaviska arkitekter som hade arbetat med solenergi under designprocessen. Arkitekterna identifierade flera kritiska punkter för att kunna utforma byggnader med solenergi: vikten av samarbete, brist på attraktiva solenergiprodukter samt beställare som inte prioriterar solenergi. Intervjuerna visade också att arkitekter sällan använder några sofistikerade verktyg för att bedöma omfattningen av solenergiproduktion. De som hade ritat byggnader i stadsmiljöer upplevde att en detaljplan kan begränsa eller underlätta en byggnads solenergipotential genom placeringen av omgivande byggnader eller andra skuggande faktorer.
Dessa resultat ledde till nästa steg i forskningen med fokus på hur man kan säkerställa goda förutsättningar för solenergi i byggnader inom stadsmiljöer. Genom flera forskningssätt har det undersökts hur design¬beslut i stadsplaneringen påverkar möjligheterna för utnyttjande av sol-energi, samt hur dessa beslut stöddes av analysverktyg.
Solkartor används alltmer för att bedöma solens potential i befintliga byggnader i städer. En analys av befintliga solkartor i olika länder visade dock att det inte finns någon gemensam metod för att bedöma solenergi¬potentialen och att metodiken bakom framställningen varierade kraftigt. Analysen visade vidare att det finns en stor skillnad i detaljnivå mellan solkartorna. Solkartor används ofta bara för att analysera befintliga byg¬gnader medan en realistisk solpotentialbedömning av nya byggnader kräver avancerade simuleringsverktyg.
Nya byggnader har ofta platta tak. Många solkartor bedömer den po¬tentiella produktionen av ett platt tak som solinstrålningen gånger area och solpanelens verkningsgrad, men i verkligheten har man ett platt tak med ett system bestående av rader av paneler. Lutningen på och radavståndet mellan panelerna har en betydande effekt på slutproduktionen. För att undersöka de tekniska och ekonomiska konsekvenserna av skuggning genomfördes en parameterstudie med fokus på radavstånd och lutning. Resultaten visade att solcellerna bör placeras horisontellt och raderna bör placeras direkt bredvid varandra för att maximera energiproduktionen.
Takarean på byggnader i städer är normalt liten jämfört med fasadarean vilket resulterar i begränsade areor för att installera ett solenergisystem om bara tak används. Det är därför intressant att analysera om även fasader har en tillräckligt god solexponering för att installera solenergisystem. För att bedöma solenergipotentialen av en fasad utvecklades ett verktyg som kal-las FASSADES. Verktyget simulerar solenergiproduktionen och beräknar det ekonomiska värdet av energiproduktionen och återbetalningstiden.
En av de viktigaste uppgifterna för stadsplanerare är utformningen av en detaljplan. En sådan detaljplan kan möjliggöra eller förhindra soltillgång till byggnadskvarter eftersom skuggning från omgivande byggnader avsevärt påverkar solpotentialen. Formen på byggnadskvarter, hur tätt man byg¬ger, takform och byggnadernas orientering är de viktigaste faktorerna som stadsplanerare tar beslut om och som bestäms i detaljplanen. Simuleringar har kartlagt hur dessa designbeslut påverkar solpotentialen i byggnader. Hur tätt man bygger visade sig vara den mest känsliga parametern. Hemsidan www.solarplanning.org har skapats för att informera stadsplanerare och andra intressenter om resultaten, som ett sätt att sprida kunskap.
Slutsatsen av arbetet är att förutom de tekniska aspekterna kräver in¬tegreringen av solenergi i våra framtida hus ett bra beslutstagande under hela designprocessen. Med rätt information vid rätt tillfälle kan alla aktörer tillsammans skapa de bästa förutsättningar så att vi kan utnyttja solenergi på bästa sätt. För att uppnå detta fullt ut krävs en fortsatt utveckling av analysverktyg, kunskapsspridning och metodutveckling.
Solenergi kommer att vara en av de viktigaste miljövänliga energikällorna i framtiden, vilket innebär ökat antal solpaneler (för el och värme) som integreras i våra hus men också som fristående produktionsanläggningar. När man planerar framtida hus och stadsdelar är det viktigt att skapa de bästa förutsättningarna för solenergi eftersom hus och stadsdelar finns kvar i flera generationer. Men hur tar vi i dagsläget hänsyn till solenergi i designprocessen och hur kan det förbättras?
Denna avhandling fokuserar på arkitekternas och stadsplanerarnas roll vid planeringen för solbyggnader i stadsmiljö. En blandad forskningsmetod valdes: I) en kvalitativ studie genomfördes bestående av intervjuer med skandinaviska arkitekter som integrerat solenergi i sina projekt, och II) kvantitativa studier som behandlar solkartor, solpotentialen av ett platt tak, effekten av designbeslut samt utvecklingen av ett verktyg för att bedöma fasaders solpotential.
I den första forskningsdelen intervjuades skandinaviska arkitekter som hade arbetat med solenergi under designprocessen. Arkitekterna identifierade flera kritiska punkter för att kunna utforma byggnader med solenergi: vikten av samarbete, brist på attraktiva solenergiprodukter samt beställare som inte prioriterar solenergi. Intervjuerna visade också att arkitekter sällan använder några sofistikerade verktyg för att bedöma omfattningen av solenergiproduktion. De som hade ritat byggnader i stadsmiljöer upplevde att en detaljplan kan begränsa eller underlätta en byggnads solenergipotential genom placeringen av omgivande byggnader eller andra skuggande faktorer.
Dessa resultat ledde till nästa steg i forskningen med fokus på hur man kan säkerställa goda förutsättningar för solenergi i byggnader inom stadsmiljöer. Genom flera forskningssätt har det undersökts hur design¬beslut i stadsplaneringen påverkar möjligheterna för utnyttjande av sol-energi, samt hur dessa beslut stöddes av analysverktyg.
Solkartor används alltmer för att bedöma solens potential i befintliga byggnader i städer. En analys av befintliga solkartor i olika länder visade dock att det inte finns någon gemensam metod för att bedöma solenergi¬potentialen och att metodiken bakom framställningen varierade kraftigt. Analysen visade vidare att det finns en stor skillnad i detaljnivå mellan solkartorna. Solkartor används ofta bara för att analysera befintliga byg¬gnader medan en realistisk solpotentialbedömning av nya byggnader kräver avancerade simuleringsverktyg.
Nya byggnader har ofta platta tak. Många solkartor bedömer den po¬tentiella produktionen av ett platt tak som solinstrålningen gånger area och solpanelens verkningsgrad, men i verkligheten har man ett platt tak med ett system bestående av rader av paneler. Lutningen på och radavståndet mellan panelerna har en betydande effekt på slutproduktionen. För att undersöka de tekniska och ekonomiska konsekvenserna av skuggning genomfördes en parameterstudie med fokus på radavstånd och lutning. Resultaten visade att solcellerna bör placeras horisontellt och raderna bör placeras direkt bredvid varandra för att maximera energiproduktionen.
Takarean på byggnader i städer är normalt liten jämfört med fasadarean vilket resulterar i begränsade areor för att installera ett solenergisystem om bara tak används. Det är därför intressant att analysera om även fasader har en tillräckligt god solexponering för att installera solenergisystem. För att bedöma solenergipotentialen av en fasad utvecklades ett verktyg som kal-las FASSADES. Verktyget simulerar solenergiproduktionen och beräknar det ekonomiska värdet av energiproduktionen och återbetalningstiden.
En av de viktigaste uppgifterna för stadsplanerare är utformningen av en detaljplan. En sådan detaljplan kan möjliggöra eller förhindra soltillgång till byggnadskvarter eftersom skuggning från omgivande byggnader avsevärt påverkar solpotentialen. Formen på byggnadskvarter, hur tätt man byg¬ger, takform och byggnadernas orientering är de viktigaste faktorerna som stadsplanerare tar beslut om och som bestäms i detaljplanen. Simuleringar har kartlagt hur dessa designbeslut påverkar solpotentialen i byggnader. Hur tätt man bygger visade sig vara den mest känsliga parametern. Hemsidan www.solarplanning.org har skapats för att informera stadsplanerare och andra intressenter om resultaten, som ett sätt att sprida kunskap.
Slutsatsen av arbetet är att förutom de tekniska aspekterna kräver in¬tegreringen av solenergi i våra framtida hus ett bra beslutstagande under hela designprocessen. Med rätt information vid rätt tillfälle kan alla aktörer tillsammans skapa de bästa förutsättningar så att vi kan utnyttja solenergi på bästa sätt. För att uppnå detta fullt ut krävs en fortsatt utveckling av analysverktyg, kunskapsspridning och metodutveckling.
Avdelning/ar
Publiceringsår
2015
Språk
Engelska
Publikation/Tidskrift/Serie
EBD-T--15/19
Fulltext
- Available as PDF - 17 MB
- Download statistics
Dokumenttyp
Doktorsavhandling
Förlag
Lund University
Ämne
- Building Technologies
Nyckelord
- architecture
- design tool
- design process
- solar energy
- urban planning
- photovoltaics
- solar thermal
- building integration
- density
- net zero energy buildings
- interviews
- parametric studies
- action research
Status
Published
Projekt
- International Energy Agency. Solar Heating and Cooling Programme
Forskningsgrupp
- Energy and Building Design
Handledare
ISBN/ISSN/Övrigt
- ISSN: 1651-8136
- ISBN: 978-91-85147-57-1
Försvarsdatum
24 april 2015
Försvarstid
13:15
Försvarsplats
Room A:C, A-building, Sölvegatan 24, Lund University Faculty of Engineering, LTH.
Opponent
- Inger Andresen