153. Енергоефективна архітектура. Частина 1
Матеріал
Урок №153. Енергоефективна архітектура. Частина 1

Мета уроку:
- сформувати в учнів розуміння принципів енергоефективної архітектури;
- навчити розрізняти пасивні й активні підходи до застосування енергоефективних рішень;
- сформувати вміння обґрунтовувати вибір технологій залежно від умов.
Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:
- 11. Сталий розвиток міст і громад
- 10. Скорочення нерівності
- 7. Доступна та чиста енергія.
- 8. Гідна праця та економічне зростання
Ключові слова: пасивні технології, активні технології, світлові тунелі, динамічне скло, теплоізоляційні матеріали, сонячні дерева, фотоелектричні панелі, вітрогенератори.
План уроку:
- Мотивація
- Теоретична частина
- Практична частина
- Попрактикуй самостійно
- Рефлексія
Очікувані результати для вчителя:
Очікувані результати для учнівства:
Дружня порада вчителю
Тривалість до 3 хв.
Що б ви обрали для свого дому: технологію, яка економить енергію, чи ту, що її виробляє?

Посилання на відео джерела:
Відео
Відео
Відео
Відео
Відео
Дружня порада вчителю
Тривалість до 5 хв.
У сучасному будівництві та реставрації дедалі більше уваги приділяють енергоефективності, адже вона дозволяє зменшити витрати, підвищити комфорт і знизити негативний вплив на довкілля. Основу таких рішень становлять два підходи — пасивні та активні технології, які часто поєднують для досягнення найкращих результатів.
Пасивні технології в енергоефективній архітектурі — це рішення, які зменшують споживання енергії без використання додаткових джерел живлення чи складних керованих систем. Вони працюють завдяки особливостям конструкції будівлі та використаним матеріалам.
Активні технології — це системи, які використовують енергію або кероване обладнання для підвищення ефективності будівлі чи генерації енергії.
Ключова різниця: пасивні технології зменшують потребу в енергії, а активні — забезпечують її ефективне виробництво чи контроль споживання.
Дружня порада вчителю
Тривалість до 22 хв.
Поради вчителю:
- Почати з прикладів (фото/відео) реальних світлових тунелів — учням легше зрозуміти принцип роботи через візуалізацію.
- Пояснити, як світлові промені відбиваються всередині труби (повне внутрішнє відбиття, дзеркальна поверхня).
- Підкреслити, що технологія належить до пасивних рішень, адже не потребує електроенергії для роботи.
- Обговорити переваги (енергоекономія, комфортне світло) та обмеження (залежність від погоди, місця встановлення).
Завдання 1.
Світлові тунелі забезпечують освітлення природним світлом тих приміщень, в яких неможливо встановити звичайні вікна. Тунелі денного світла забезпечують м’яке природне освітлення, що благотворно позначається на загальному настрої і продуктивності людей. Сонячне світло через прозорий купол потрапляє в світловод (рефлекторну трубу), який закінчується стельових плафоном (розсіювачем), що забезпечує освітлення приміщення.

Навіть в похмуру погоду такий тунель передасть світловий потік не менше 450 люмен, що можна порівняти зі стандартною електричною лампою розжарювання потужністю 40-60 Вт. А в яскравий сонячний день буде забезпечуватися світловий потік до 3000 люмен, що перевершує стандартну лампочку потужністю 200 Вт.
На “Copper Box” арені (багатофункціональний спортивний об’єкт, побудований для літніх Олімпійських ігор 2012 року) використовуються світлові тунелі для зменшення споживання енергії.

Джерело
- Поясніть, як світловий тунель використовує закони розповсюдження світла для передачі світла від даху до приміщення.
Можлива відповідь: Принцип роботи — сонячне світло потрапляє в купол, відбивається від внутрішніх дзеркальних стінок тунелю та прямує до розсіювача (закон відбиття світла). - Чи зміниться кількість отриманого світла приміщенням, якщо внутрішню поверхню зробити не циліндричною, а багатогранною?
Можлива відповідь: Багатогранна поверхня може дати більше розсіювання, але знизить ефективність передачі світла через додаткові втрати на відбитті. - Якщо кут падіння сонячних променів на купол змінюється протягом дня, як це впливатиме на освітленість приміщення?
Можлива відповідь: Кут падіння впливає на кількість світла: вранці та ввечері потік слабший, в обід — максимальний. - Чи можна використати світлові тунелі для теплиць?
Які переваги та недоліки це матиме порівняно з прозорим дахом?
Можлива відповідь: Для теплиць: перевага — рівномірний розподіл світла; недолік — менше світла, ніж крізь прозорий дах. - Чи можна використати технологію світлових тунелів для підземних станцій метро?
Можлива відповідь: Метро — можна, щоб зменшити потребу у штучному освітленні на денних ділянках станцій або вестибюлях. - Які фактори можуть знизити ефективність роботи світлового тунелю з часом?
Можлива відповідь: Фактори зниження ефективності: забруднення купола, подряпини, зношення відбивного покриття. - Світлові тунелі відносяться до пасивних чи активних технологій будівництва? Відповідь поясни.
Можлива відповідь: Тип технології — пасивна, бо працює без додаткової енергії, використовуючи лише природне світло.
Завдання 2.
SageGlass — це динамічне скло, здатне автоматично затемнюватися або ставати прозорішим у відповідь на умови освітлення. Скло має кілька тонких керамічних шарів, між якими рухаються іони (зазвичай літію), коли на нього подається невелика напруга.
Іони всередині шару → скло темніє, блокує сонячне тепло й відблиски.
Іони виходять → скло знову стає прозорим.

- Як ти думаєш, чи можна зробити скло, яке змінює колір не тільки від напруги, а й від температури?
Можлива відповідь: Можливість зміни кольору від температури — так, можливо (термохромні матеріали вже існують), але це буде менш контрольовано та залежатиме від погоди, а не від потреб користувача. - Назвіть три головні переваги SageGlass для великих громадських будівель.
Можлива відповідь: Переваги SageGlass:- Зменшення нагрівання приміщень і витрат на кондиціонування.
- Усунення відблисків без втрати зовнішнього вигляду.
- Автоматична адаптація до змін освітленості.
- Які є недоліки чи обмеження використання SageGlass у порівнянні з традиційними методами затінення (жалюзі, плівки)?
Можлива відповідь: Недоліки:- Вища ціна у порівнянні з традиційними методами.
- Потреба в електричному живленні та керуванні.
- Складніше обслуговування й ремонт.
- У яких будівлях або місцях найбільше корисно ставити SageGlass?
Можлива відповідь: Найбільш корисно: аеропорти, офісні центри з великими скляними фасадами, музеї, навчальні заклади, лікарні. - SageGlass відносяться до пасивних чи активних технологій будівництва? Відповідь поясни.
Можлива відповідь: Тип технології — активна, бо зміна стану відбувається завдяки керованому електричному сигналу
Завдання 3.
У сучасному будівництві та реконструкції одним із ключових напрямів підвищення енергоефективності є якісне утеплення будівель. Будинки утеплюють, щоб зменшити втрати тепла взимку та перегрів улітку. Теплоізоляційні матеріали створюють бар’єр, який уповільнює рух тепла. Це допомагає підтримувати комфортну температуру в приміщенні, зменшує витрати на опалення взимку та кондиціонування влітку.
- Які ділянки будинку без утеплення найчастіше втрачають тепло? Чому?
Можлива відповідь: Найчастіше тепло втрачається через дах, стіни, вікна, двері та підвал — через відсутність або недостатнє утеплення. - Що показують ці два знімки? Яке обладнання потрібно, щоб їх отримати?
Можлива відповідь: Два знімки — термографічні зображення будівлі; для їх отримання потрібна тепловізійна камера. - На першому знімку видно червоні та жовті ділянки. Що вони означають?
Можлива відповідь: Червоні та жовті ділянки — місця з вищою температурою поверхні, де відбуваються найбільші втрати тепла. - Які матеріали найчастіше використовують для утеплення зовнішніх стін багатоквартирних будинків?
Можлива відповідь: Матеріали для утеплення: мінеральна вата, пінополістирол, пінополіуретан, екологічні утеплювачі (наприклад, целюлозна вата). - Чому на обох знімках вікна виглядають теплішими за стіни?
Можлива відповідь: Вікна тепліші за стіни, бо їх теплова ізоляція зазвичай гірша, і вони швидше пропускають тепло. - Назвіть переваги та недоліки утеплення будинку.
Можлива відповідь: Переваги: зменшення витрат на опалення й охолодження, підвищення комфорту, продовження терміну служби будівлі. Недоліки: початкові витрати, потреба у якісному монтажі, можливість появи конденсату при неправильному виконанні. - Утеплення будинків відносяться до пасивних чи активних технологій будівництва? Відповідь поясни.
Можлива відповідь: Тип технології — пасивна, бо вона працює без активного споживання енергії.
Завдання 4.
У сучасних містах дедалі більше з’являється інноваційних рішень, що поєднують естетику, екологію та технології. Сонячні дерева — це конструкції, що імітують вигляд справжніх дерев, але замість листя мають фотоелектричні панелі. Ці дерева не лише виробляють електрику, а й створюють тінь, допомагають охолоджувати міський простір та стають яскравими візуальними маркерами екологічної свідомості людства.
- Чи можуть у міській забудові сонячні дерева бути ефективнішими в генерації електроенергії в порівнянні з панелями на даху будинків?
Можлива відповідь: Так, можуть, якщо дахові панелі затінені або розташовані не під оптимальним кутом, а дерева встановлені у відкритому просторі з кращим доступом до сонця. - Як рухомі “листки” сонячного дерева допомагають збільшити виробіток енергії?
Можлива відповідь: Рухомі “листки” повертаються за сонцем, збільшуючи час і кут потрапляння променів на панелі, що підвищує ККД. - Чому такі конструкції можуть бути дорожчими у встановленні, ніж звичайні сонячні панелі?
Можлива відповідь: Дорожчі через дизайнерське виконання, складнішу конструкцію, дорожчий монтаж та додаткові функції. - Чому встановлення сонячних дерев у центрі міста має більший соціальний ефект, ніж на околицях?
Можлива відповідь: У центрі міста — більша кількість людей, вищий демонстраційний та освітній ефект, створення іміджу “зеленого міста”. - З якими додатковими технологіями або міськими елементами можна поєднати сонячні дерева, щоб збільшити їх користь для мешканців міста?
Можлива відповідь: Можна поєднати з лавками з USB-зарядками, Wi-Fi-зонами, освітленням, системами збору дощової води.
Нові концепції екологічної архітектури йдуть ще далі — на сонячні дерева встановлюють не лише фотопанелі, а й вітрогенератори, створюючи справжні гібриди. У технології Aeroleaf Hybrid представлені “листки”, що обертаються. Тим самим використовуючи енергію вітру. Таке поєднання дозволяє генерувати електроенергію і вдень і вночі.

- Які місця в місті є найбільш перспективними для встановлення гібридних сонячно-вітрових дерев, щоб вони працювали максимально ефективно?
Можлива відповідь: Найперспективніші місця — відкриті площі, парки, транспортні розв’язки, проспекти без затінення будівлями. - Чому поєднання кількох невеликих вітрогенераторів на дереві може бути ефективнішим за один великий?
Можлива відповідь: Кілька малих генераторів працюють при меншій швидкості вітру, дають стабільніший потік енергії та менше шумлять. - Чим відрізняються функціональні можливості гібридних сонячно-вітрових дерев від попередніх моделей і як це впливає на зручність їх використання мешканцями міста?
Можлива відповідь: Гібридні дерева працюють і вдень, і вночі. - Чи можуть такі установки вплинути на економічний розвиток міста або регіону?
Можлива відповідь: Можуть, бо створюють інфраструктуру для “зеленої енергії”, зменшують витрати на електрику та стимулюють екотуризм. - Як могли б виглядати наступні покоління таких енергетичних дерев — з додатковими функціями чи дизайном?
Можлива відповідь: Наступні покоління можуть мати датчики якості повітря, інтегровані екрани з інформацією, системи очищення повітря, вертикальні садки. - Сонячні дерева відносяться до пасивних чи активних технологій будівництва? Відповідь поясни.
Можлива відповідь: Активна технологія, бо виробляє електроенергію.
Дружня порада вчителю
Тривалість до 12 хв.
Поради вчителю:
- Контролюйте розподіл обов’язків учнів у групах
- Сконцентруйте увагу на головній проблемі: енергоефективністі будівлі
- Перевіряйте проміжний результат у кожній з груп
“Реставруй будівлю енергоефективно” (частина №1)
- Об’єднайтесь у групи по 3–4.
- Оберіть реальну будівлю (у вашому місті або іншому) й відшукайте її положення на мапі.
- Заповніть бланк:
- Будівля, адреса/лінк, кому належить.
- 3–4 проблеми пов’язані з енергоефективністю.
- Коротко обґрунтуйте чому було виврано саме цю будівля.
- Проаналізуйте, як реставрація будівлі може вплинути на такі напрями (аспекти): історичний, економічний, культурний, туристичний та екологічний.
- Знайдіть або зробіть фото будівлі.
Дружня порада вчителю
Тривалість до 3 хв.
Уяви, що ти відповідаєш за модернізацію школи.
Яку з технологій енергоефективної архітектури ти впровадиш першою? Чому саме її?
Відшукайте в своєму місті будинки та споруди в яких використовуються принципи енергоефективної архітектури.
Урок №153. Енергоефективна архітектура. Частина 1
Мета уроку:
- сформувати в учнів розуміння принципів енергоефективної архітектури;
- навчити розрізняти пасивні й активні підходи до застосування енергоефективних рішень;
- сформувати вміння обґрунтовувати вибір технологій залежно від умов.
Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:
- 11. Сталий розвиток міст і громад
- 10. Скорочення нерівності
- 7. Доступна та чиста енергія.
- 8. Гідна праця та економічне зростання
Ключові слова: пасивні технології, активні технології, світлові тунелі, динамічне скло, теплоізоляційні матеріали, сонячні дерева, фотоелектричні панелі, вітрогенератори.
План уроку:
- Мотивація
- Теоретична частина
- Практична частина
- Попрактикуй самостійно
- Рефлексія
Очікувані результати для учнівства:
Що б ви обрали для свого дому: технологію, яка економить енергію, чи ту, що її виробляє?

Посилання на відео джерела:
Відео
Відео
Відео
Відео
Відео
У сучасному будівництві та реставрації дедалі більше уваги приділяють енергоефективності, адже вона дозволяє зменшити витрати, підвищити комфорт і знизити негативний вплив на довкілля. Основу таких рішень становлять два підходи — пасивні та активні технології, які часто поєднують для досягнення найкращих результатів.
Пасивні технології в енергоефективній архітектурі — це рішення, які зменшують споживання енергії без використання додаткових джерел живлення чи складних керованих систем. Вони працюють завдяки особливостям конструкції будівлі та використаним матеріалам.
Активні технології — це системи, які використовують енергію або кероване обладнання для підвищення ефективності будівлі чи генерації енергії.
Ключова різниця: пасивні технології зменшують потребу в енергії, а активні — забезпечують її ефективне виробництво чи контроль споживання.
Завдання 1.
Світлові тунелі забезпечують освітлення природним світлом тих приміщень, в яких неможливо встановити звичайні вікна. Тунелі денного світла забезпечують м’яке природне освітлення, що благотворно позначається на загальному настрої і продуктивності людей. Сонячне світло через прозорий купол потрапляє в світловод (рефлекторну трубу), який закінчується стельових плафоном (розсіювачем), що забезпечує освітлення приміщення.

Навіть в похмуру погоду такий тунель передасть світловий потік не менше 450 люмен, що можна порівняти зі стандартною електричною лампою розжарювання потужністю 40-60 Вт. А в яскравий сонячний день буде забезпечуватися світловий потік до 3000 люмен, що перевершує стандартну лампочку потужністю 200 Вт.
На “Copper Box” арені (багатофункціональний спортивний об’єкт, побудований для літніх Олімпійських ігор 2012 року) використовуються світлові тунелі для зменшення споживання енергії.

Джерело
- Поясніть, як світловий тунель використовує закони розповсюдження світла для передачі світла від даху до приміщення.
- Чи зміниться кількість отриманого світла приміщенням, якщо внутрішню поверхню зробити не циліндричною, а багатогранною?
- Якщо кут падіння сонячних променів на купол змінюється протягом дня, як це впливатиме на освітленість приміщення?
- Чи можна використати світлові тунелі для теплиць?
Які переваги та недоліки це матиме порівняно з прозорим дахом? - Чи можна використати технологію світлових тунелів для підземних станцій метро?
- Які фактори можуть знизити ефективність роботи світлового тунелю з часом?
- Світлові тунелі відносяться до пасивних чи активних технологій будівництва? Відповідь поясни.
Завдання 2.
SageGlass — це динамічне скло, здатне автоматично затемнюватися або ставати прозорішим у відповідь на умови освітлення. Скло має кілька тонких керамічних шарів, між якими рухаються іони (зазвичай літію), коли на нього подається невелика напруга.
Іони всередині шару → скло темніє, блокує сонячне тепло й відблиски.
Іони виходять → скло знову стає прозорим.

- Як ти думаєш, чи можна зробити скло, яке змінює колір не тільки від напруги, а й від температури?
- Назвіть три головні переваги SageGlass для великих громадських будівель.
- Які є недоліки чи обмеження використання SageGlass у порівнянні з традиційними методами затінення (жалюзі, плівки)?
- У яких будівлях або місцях найбільше корисно ставити SageGlass?
- SageGlass відносяться до пасивних чи активних технологій будівництва? Відповідь поясни.
Завдання 3.
У сучасному будівництві та реконструкції одним із ключових напрямів підвищення енергоефективності є якісне утеплення будівель. Будинки утеплюють, щоб зменшити втрати тепла взимку та перегрів улітку. Теплоізоляційні матеріали створюють бар’єр, який уповільнює рух тепла. Це допомагає підтримувати комфортну температуру в приміщенні, зменшує витрати на опалення взимку та кондиціонування влітку.
- Які ділянки будинку без утеплення найчастіше втрачають тепло? Чому?
- Що показують ці два знімки? Яке обладнання потрібно, щоб їх отримати?
- На першому знімку видно червоні та жовті ділянки. Що вони означають?
- Які матеріали найчастіше використовують для утеплення зовнішніх стін багатоквартирних будинків?
- Чому на обох знімках вікна виглядають теплішими за стіни?
- Назвіть переваги та недоліки утеплення будинку.
- Утеплення будинків відносяться до пасивних чи активних технологій будівництва? Відповідь поясни.
Завдання 4.
У сучасних містах дедалі більше з’являється інноваційних рішень, що поєднують естетику, екологію та технології. Сонячні дерева — це конструкції, що імітують вигляд справжніх дерев, але замість листя мають фотоелектричні панелі. Ці дерева не лише виробляють електрику, а й створюють тінь, допомагають охолоджувати міський простір та стають яскравими візуальними маркерами екологічної свідомості людства.
- Чи можуть у міській забудові сонячні дерева бути ефективнішими в генерації електроенергії в порівнянні з панелями на даху будинків?
- Як рухомі “листки” сонячного дерева допомагають збільшити виробіток енергії?
- Чому такі конструкції можуть бути дорожчими у встановленні, ніж звичайні сонячні панелі?
- Чому встановлення сонячних дерев у центрі міста має більший соціальний ефект, ніж на околицях?
- З якими додатковими технологіями або міськими елементами можна поєднати сонячні дерева, щоб збільшити їх користь для мешканців міста?
Нові концепції екологічної архітектури йдуть ще далі — на сонячні дерева встановлюють не лише фотопанелі, а й вітрогенератори, створюючи справжні гібриди. У технології Aeroleaf Hybrid представлені “листки”, що обертаються. Тим самим використовуючи енергію вітру. Таке поєднання дозволяє генерувати електроенергію і вдень і вночі.

- Які місця в місті є найбільш перспективними для встановлення гібридних сонячно-вітрових дерев, щоб вони працювали максимально ефективно?
- Чому поєднання кількох невеликих вітрогенераторів на дереві може бути ефективнішим за один великий?
- Чим відрізняються функціональні можливості гібридних сонячно-вітрових дерев від попередніх моделей і як це впливає на зручність їх використання мешканцями міста?
- Чи можуть такі установки вплинути на економічний розвиток міста або регіону?
- Як могли б виглядати наступні покоління таких енергетичних дерев — з додатковими функціями чи дизайном?
- Сонячні дерева відносяться до пасивних чи активних технологій будівництва? Відповідь поясни.
“Реставруй будівлю енергоефективно” (частина №1)
- Об’єднайтесь у групи по 3–4.
- Оберіть реальну будівлю (у вашому місті або іншому) й відшукайте її положення на мапі.
- Заповніть бланк:
- Будівля, адреса/лінк, кому належить.
- 3–4 проблеми пов’язані з енергоефективністю.
- Коротко обґрунтуйте чому було виврано саме цю будівля.
- Проаналізуйте, як реставрація будівлі може вплинути на такі напрями (аспекти): історичний, економічний, культурний, туристичний та екологічний.
- Знайдіть або зробіть фото будівлі.
Уяви, що ти відповідаєш за модернізацію школи.
Яку з технологій енергоефективної архітектури ти впровадиш першою? Чому саме її?
Відшукайте в своєму місті будинки та споруди в яких використовуються принципи енергоефективної архітектури.






Ділись та обговорюй важливе