СРЕДОВЫЕ ФАКТОРЫ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАК СОВРЕМЕННЫЙ ПУТЬ ФОРМИРОВАНИЯ ОБЪЕМНОПЛАНИРОВОЧНОЙ СТРУКТУРЫ ЗДАНИЯ

Архитектурное проектирование — часть единого комплексного процесса, в результате которого появляется проектно-сметная документация для здания или сооружения. Наряду с архитектурными, объемно-планировочными и конструктивными разделами, оно включает целый ряд смежных разделов, посвященных инженерному оборудованию объекта. Кроме этого, необходимо проведение предварительных предпроектных работ: инженерно-геодезических, инженерно-геологических, инженерно-гидрометеорологических изысканий.

Общественное здание должно быть снабжено инженерными сетями, включающими системы отопления, приточной и вытяжной вентиляции и кондиционирования воздуха, водоснабжения и канализации, электрооборудования и электроосвещения; устройствами городской телефонной связи, проводного вещания и телевидения; охранной и пожарно-охранной сигнализацией; локальными компьютерными сетями. После выполнения этих разделов делается проект организации строительства и смета на строительство здания.

Устойчивое развитие — удовлетворение нужд настоящего без ущерба для будущего. Это обозначает создание человеком архитектурной среды, основанной на следующих основных принципах [7]:

  • — здание должно быть экономичным и в то же время соответствовать высоким стандартам комфортного проживания человека;
  • — оно должно быть экологичным: наносить минимальный вред окружающей среде и здоровью человека;
  • — в архитектурном решении должны быть использованы местные перерабатываемые и возобновляемые материалы;
  • — применение энергосберегающих и энергоэффективных технологий: использование солнечной энергии, активной и пассивной; использование естественной вентиляции, энергии ветра, геотермальной энергии и т.д.

В настоящее время формируются биоподходы к проектированию зданий различного типа, а наряду с этим формируются «зеленые стандарты», экологические нормативы. Здания проходят сертифицирование по различным системам: ВЯЕЕЛМ, ЬЕЕЭ, йСУВ. При этом вне зависимости от типа здания критериями оценки при его проектировании служат архитектурная концепция, конструктивная концепция и инженерная концепция, рассматриваемые во взаимодействии.

Одним из наиболее актуальных вопросов в этой связи является вопрос экономии энергии и строительства энергоэффективных зданий. Строгий учет природно-экологических факторов и определяющее развитие новых технологий относятся к общим проблемам, которые стоят сегодня перед мировым сообществом.

Выявим несколько аспектов, формирующих экосистему, являющихся наиболее важными и структурообразующими для современных зданий:

  • — анализ климатических условий территории проектирования с целью определения ориентации и конфигурации здания (рис. 2.11);
  • — возможность использования растений для формирования микроклимата в здании;
  • — естественное освещение помещений, в частности каждого рабочего места;
  • — естественная вентиляция помещений;
  • — экономичная планировка с точки зрения обогрева и, наоборот, охлаждения здания в зависимости от климатических условий.

Ведущим мировым стандартом в энергосберегающем и энерго-эффективном строительстве является пассивный дом, который не потребляет для своего функционирования энергию извне, и ак-

о.ф.о 0 зс>4$ в.э ф о >

Расположение здания на генеральном плане участка с учетом экологических факторов (на примере здания 1ВМ Плаза в Куала-Лумпуре, Малайзия, арх. К. Янг, 1997) [www.trhamzahyeang.com]

Рис. 2.11. Расположение здания на генеральном плане участка с учетом экологических факторов (на примере здания 1ВМ Плаза в Куала-Лумпуре, Малайзия, арх. К. Янг, 1997) [www.trhamzahyeang.com]

тивный дом, который не только не потребляет энергию извне, но и вырабатывает ее, направляя вовне.

В идеале пассивный дом должен быть независимой энергосистемой, не требующей расходов на поддержание комфортной температуры, но, как показывают исследования, сохранение энергии достигает 80% по сравнению с обычными новыми зданиями. Идея заключается в создании такого здания, которое могло бы поддерживать комфортные для человека условия сколь угодно долго без подводки энергии со стороны. Это пример замкнутой системы, не требующей стороннего вмешательства для своего существования, которая базируется на следующих принципах: снижение теплопотерь; использование альтернативных источников энергии, светодиодов в качестве осветительных приборов, таймеров для экономии электроэнергии. Снижение теплопотерь достигается за счет минимальной площади внешней поверхности здания, использования специальных материалов для несущих и ограждающих конструкций, отделочных материалов с низким коэффициентом теплопроводности, светодиодов в качестве приборов освещения [7].

В основе энергетической концепции таких домов лежит использование определенной ориентации по сторонам света; солнечных батарей и коллекторов; тепловых насосов; ветрогенераторов; систем вентиляции и проветривания, коллекторов дождевой воды и снега для получения воды на хозяйственные нужды. В качестве конструкций используются, как правило, местные возобновляемые материалы, например дерево, применяются простая монтажная схема, разборный каркас, система проветривания. Предлагаются наиболее эффективные и экономичные инженерные системы, работающие на природных ресурсах.

Обратимся к экотехнической концепции атриумных зданий. Атриум — часть здания в виде многосветного пространства с верхним светом, как правило развитого по вертикали (на несколько этажей), с поэтажными галереями, на которые выходят помещения различного назначения. В таких зданиях, по Р. Саксону, проявляются два явления, которые влияют на уровень комфорта: оранжерейный эффект и эффект аэродинамической тяги. Оранжерейный эффект [23] состоит в том, что коротковолновая составляющая солнечного света, проходя сквозь остекление, согревает интерьер. Излучение тепла изнутри наружу имеет большую длину волны и удерживается стеклом. Таким образом, солнечное тепло удерживается в интерьере, что создает зимой положительный, а летом отрицательный эффект.

Это продиктовало два направления использования атриумных пространств: атриум, приспособленный для обогрева здания, и атриум, приспособленный для охлаждения здания. Первое основывается на подогреве пространства атриума в зимнее время за счет отработанного воздуха и охлаждении его в летнее время за счет естественной вентиляции. Второе трактует атриум как воздушный резервуар, обеспечивающий обмен воздуха. Явление воздушной тяги определяется разницей воздушного давления на разной высоте, вследствие которой теплый воздух всегда движется снизу вверх в замкнутом объеме. Эту тягу можно эффективно использовать для обеспечения вентиляции, поэтому одно из направлений использования атриума — трактовка его в качестве вентиляционного канала.

Естественная вентиляция помещений работает в энергосберегающих зданиях в разных режимах в зависимости от времени года. Летом теплый воздух через воздухозабор проходит под землей, охлаждается и уже прохладным попадает в помещение. В помещении воздух снова нагревается, поднимается вверх по принципу конвекции и уходит в вентиляционную шахту. Зимой холодный воздух попадает в вентиляционные шахты, где нагревается под воздействием солнечной энергии, а затем поступает в помещение. Так как температура этого воздуха ниже температуры воздуха в помещении, приточный воздух опускается вниз. Далее он нагревается, поднимается вверх по принципу конвекции и уходит в вентиляционную шахту.

Система отопления может также строиться на том, что основной нагрев помещений происходит благодаря теплому полу. Устройство теплового насоса позволяет использовать тепловую энергию глубоко залегающих слоев почвы. Летом со всей кровли собирается дождевая вода, она очищается, а затем используется. Зимой снег с кровли собирается в коллектор. Коллектор располагается под землей, там, где плюсовая температура почвы. Попадая туда, снег тает, превращается в воду; дальнейшее использование воды происходит аналогично летнему периоду.

Для максимального использования естественного освещения устраиваются световые фонари и выбирается ориентация здания, позволяющая получить как можно больше солнечного света. Электроэнергия производится путем переработки солнечной энергии солнечными панелями. Могут использоваться приемы адаптивной архитектуры. Так, ограждающие конструкции, например навесные панели, в зависимости от сезона и времени суток могут располагаться под разными углами для захвата максимального количества солнечных лучей.

При проектировании световой среды следует учитывать, что естественное освещение рабочего помещения складывается из трех взаимосвязанных компонентов, таких как:

  • — потоки света, проникающие в пространство рабочего помещения через наружные ограждающие конструкции;
  • — отражение света от внутренних плоскостей или поверхностей помещения;
  • — уровень освещенности в помещениях.

Проблемы естественного освещения, напрямую связанные с глубиной рабочих помещений, особенно остро проявляются в атри-умных зданиях (рис. 2.12, 2.13). Методы расчета освещенности помещений, сложившиеся в практике проектирования общественных зданий с другими типами планировки, являются малопригодными

Атриум, трансформируемый в зависимости от времени года

Рис. 2.12. Атриум, трансформируемый в зависимости от времени года

  • (по Р. Саксону) [23]:
    • 1 — теплозащитный занавес, в зимнее время заменяет двойное остекление;
    • 2 — теплозащитный занавес, в летнее время препятствует попаданию прямого

солнечного света в атриум

Зима

Лато

і /

/ І N

Атриумы, приспособленные для обогрева (1,2) и охлаждения (3)

Рис. 2.13. Атриумы, приспособленные для обогрева (1,2) и охлаждения (3)

здания (по Р. Саксону) [23]:

1,2 — принципы вентиляции атриума соответственно в зимнее время, летнее время; 3 — атриум служит вытяжной трубой, использующей солнечную

энергию

для атриумных сооружений. Различие состоит в том, что традиционные методы, используемые для зданий коридорного типа, основаны на расчете попадания в помещение прямых солнечных лучей и их отражения внутри кабинета. В атриумных зданиях лучи отражаются многократно до того, как они попадают на рабочие поверхности.

С этой точки зрения атриумные пространства используются как для дополнительного естественного освещения рабочих помещений, так и, наоборот, для отдыха глаз. В случае если принятое объемнопланировочное решение требует только естественного освещения рабочих помещений при атриумной схеме компоновки помещений, «нужно придать атриуму форму уловителя и распределителя дневного света и соответственно организовать пространство вокруг него» [23, с. 79]. При этом, по Р. Саксону, нужно либо уменьшать ширину, либо увеличивать высоту помещений, примыкающих к атриуму, до тех пор пока не будет достигнут нормальный требуемый уровень их естественной освещенности. При обычной высоте помещений и типе окон возможно устраивать помещения шириной не более 12 м. Повышая высоту этажа и сооружая некоторые специальные отражающие устройства, можно увеличить эти параметры. Поднимая высоту этажа с 2,7 до 3,6 м, можно обеспечить удовлетворительное освещение помещений на глубину до 9 м. Неглубокие помещения могут легко быть освещены через проемы по периметру и не требуют дополнительных средств освещения. Объем атриума в таких случаях может быть увеличен при уменьшении высоты этажей. Увеличение высоты этажей ведет к снижению их числа при заданной высоте атриума, а также увеличивает и междуэтажные пространства для размещения вентиляционных каналов. Если с функциональной точки зрения требуется устраивать глубокие помещения, то следует внимательно изучить связи этих пространств с атриумом. Если требуется обеспечить естественное освещение в дневное время, становятся значительными проблемы регулирования температуры даже в умеренном климатическом поясе. Затраты на охлаждение здания могут быть снижены, а отопление помещений может быть упрощено путем использования атриума как своего рода отопительного прибора.

Альтернативная стратегия состоит в использовании планировки с глубокими помещениями, частично освещаемыми естественным светом, частично — искусственными источниками света (использование интегрального освещения). При этом для получения оптимального экономического эффекта естественный и искусственный свет должны быть связаны между собой специальной системой регулирования. В зданиях, спроектированных в расчете на интегральное освещение, по мере наступления темноты или в пасмурную погоду источники искусственного света должны включаться постепенно, начиная с наиболее глубоких и темных частей здания.

Среди конструктивных приемов, направленных на повышение энергетической и экологической эффективности общественных зданий, а также их экономичности, заслуживают отдельного внимания кинематические приемы, построенные на принципах динамической адаптации. Это вращение здания в режиме слежения за солнцем; цикличные перемещения, увеличивающие аккумулирование солнечной энергии; использование различных видов трансформации ограждающих конструкций, повышающих их энергоактивность; применение поворотных экранов-отражателей.

Достаточно распространенным конструктивным и композиционным приемом в настоящее время является использование навесных вентилируемых фасадов. С одной стороны, это позволяет создать требуемый по теплотехническому расчету температурновлажностный режим в помещениях, с другой — обеспечивает дополнительные художественные возможности для решения фронтальной плоскости фасада.

Другой художественный прием — проектирование двойного фасада. Первый фасад — как правило, глухой — закрывает теплый контур, второй — ажурный — расположен на значительном расстоянии от первого и опирается на металлический фахверк. Такое решение позволяет разместить за декоративной вуалью фасада скрытую светодинамическую подсветку, которая изменяет цветовую гамму и силу освещенности фасада с неограниченным количеством режимов смены цвета.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >