29 мая 2016г.
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.
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: BREEAM, LEED, DGNB. 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;
- 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 [2].
Ведущим мировым стандартом в энергосберегающем и энергоэффективном строительстве является пассивный дом, который не потребляет для своего функционирования энергию извне, и активный 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 [1].
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.
Система отопления может 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.
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. Здесь особенно остро возникают проблемы естественного освещения, напрямую связанные с глубиной рабочих помещений,
Атриумные пространства используются как для дополнительного естественного освещения рабочих помещений, так и, наоборот, для отдыха глаз. В случае если принятое объемно-планировочное 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» [3]. 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.
Определение экологического строительства не зависит от времени и региона. Это многосторонний подход, но первое время внимание уделялось только энергоэффективности. Сейчас фокус по мере развития рынка перемещается на строительные материалы, транспортную доступность, эффективное использование всех ресурсов. В классическом определении экологически устойчивое здание, или «зеленое» здание — это результат философии проектирования, которая нацелена: на повышение эффективности использования ограниченных ресурсов (земли, энергии, тепла и холода, воды и материалов); на снижение вредного влияния на здоровье людей и на минимизацию негативного воздействия на окружающую среду в течение всего жизненного цикла здания, через лучшее расположение, проектирование, строительство, управление, эксплуатацию и последующий снос.
Список литературы
1. Гельфонд А. Л. Архитектурное проектирование общественных зданий: учебник / А. Л. Гельфонд. — М. : ИНФРА-М, 2016. – 368 с.
2. Лезина Е. П. Экологический подход в архитектуре. Актуальные проблемы технических наук в России и за рубежом / Сборник научных трудов по итогам Международной научно-практической конференции. № 2. Новосибирск, 2015 – 162 с.
3. Саксон, Р. Атриумные здания: Пер. с англ. / Р. Саксон; Под ред. В. Л. Хайта. – М.: Стройиздат, 1987. – 136 с.
