Архитектурные концепции проектирования энергоэффективных зданий

Как видно из предыдущего раздела, энергоэффективные здания необходимо проектировать по принципам взаимодействия с природой, использования природных возобновляемых источников энергии. Первоочередной целью существования таких зданий является обеспечение экологической и энергетической безопасности, как для человека, так и для природы. Разработкой концепций таких зданий занимается биоклиматическая архитектура, а подобные здания - биоклиматическими энергоэффективными зданиями.

Обострение экологической ситуации на планете, быстрая исчерпаемость природных ресурсов, постоянный рост стоимости традиционных источников энергии приводят к тому, что возникает необходимость строить здания, относящиеся бережно к природным ресурсам и дружественные естественной природной среде. Сложившаяся ситуация определяет в настоящее время актуальные направления развития современной архитектуры:

 - снижение потребления традиционных невозобновляемых источников энергии и переход на альтернативные источники;

 - применение экономичных объемно-пространственных, конструктивных, технических решений, позволяющих снизить расходы на эксплуатацию зданий;

 - отказ от использования неэкологичных материалов в строительстве, вторичное использование природных ресурсов;

 - использование озелененных пространств в здании и внешнего озеленения на фасадах, кровлях и прилегающей территории.

В настоящее время сложились основные принципы проектирования энергоэффективных зданий. К факторам, оказывающим влияние на архитектурный облик и форму здания относятся [15]:

- ландшафтно-климатические (рельеф, ориентация здания, солнечная радиация, направление ветра, озеленение);

- социальные и экономические (формирование у потребителей социально-ответственного сознания);

- экологические (использование экологически чистых материалов, их утилизация, вторичное использование);

- энергетические (использование возобновляемых источников энергии);

- градостроительные (защита от воздействий городской среды, степень загрязнения и озеленения городской среды, сокращение нагрузки на инженерные сети).

В настоящее время создано достаточное количество концептов по проектированию энергоэффективных зданий.

В соответствии с принципами биоклиматической энергоэффективной архитектуры архитектурное бюро "Vincent Callebaut Architectures" предложило проект трех кварталов активных зданий для «Города вечной весны» в провинции Юньнань (КНР). Один из них - Flavours Orchard («Сад Ароматов») – жилой квартал возле озера Дяньчи в Куньмине (Китай) состоит из 45 активных домов на площади в 90 000 м². На планируемой территории кроме жилых зданий будут находиться объекты общего пользования (огороды и открытые сады). Экологически чистых показателей предполагается достигнуть за счет фотоэлектрических панелей на крышах жилых зданий, переработки органических отходов в компостных ямах для производства натуральных удобрений, анаэробного сбраживания сточных вод в био-реакторе на фасаде здания, внедрения на жилых территориях органической агрокультуры. Несмотря на то, что архитекторы предлагают три разных по стилю типа здания, многие элементы остаются общими для всех: интеграция солнечных батарей в наружные ограждающие конструкции, светодиодное освещение и бытовая техника высокоэффективного класса потребления. Предложено три типа домов: The Mobius Villa, The Mountain Villa и The Shell Villa.

 

б)

а)

в)

Рисунок 3.4.1.Энергоактивные здания Flavours Orchard в г.Куньмине (КНР), проект:

а - Mountain Villa; б - Mobius Villa; в - Shell Villa.

 

Mountain Villa имеет форму огромного китайского веера, ориентированного с востока на запад с учетом пути солнца в течение дня. Южный фасад выполнен из фотогальванического стекла, которое покрыто водорослями, производящими биоводород для обеспечения здания электричеством. Северный фасад здания имеет отделку из деревянных панелей. Гелиопанели на покрытии используют для концентрации солнечной энергии в качестве возобновляемого источника. Mobius Villa представляет собой закрученную восьмеркой конструкцию. Крыша разделена на две части, которые заполнены водой и растениями. Там же расположены солнечные батареи. Жалюзи, размещенные снаружи здания, создают тень и автоматически поворачиваются, реагируя на изменяющуюся интенсивность солнечной радиации. Shell Villa похожа на гигантскую ветряную мельницу с шестью лопастями, выполненными из нержавеющей стали. Они являются генераторами энергии ветра. Здание возвышается над землей на шести стальных столбах, поднимающих ветряки выше линии деревьев. Внутри здания предполагается вращающаяся обзорная площадка [16].

Это же архитектурное бюро предложило вниманию потенциальных застройщиков проект многофункционального жилого комплекса «The Gate Residence» в г.Каир (Египет) (рис.3.4.2). В проекте реализованы основные принципы проектирования биоклиматических зданий: энергетическая эффективность и экологическая безопасность. «The Gate Residence» представит собой огромный жилой массив, в котором будет построено: 9 этажей с более 1000 единицами жилых апартаментов, 4 этажа подземной парковки, супермаркет и 6 этажей торговых и офисных площадей. Крыша здания с зелеными насаждениями превратит весь комплекс в один огромный сад.

Ультраэкологичный комплекс станет центром демонстрации энергоэффективных технологий. Предполагается использовать следующие архитектурные новинки для получения экономии энергоресурсов более чем на 50%:

- Windcatchers - особые вертикальные приспособления, которые могут направлять воздушные потоки в требуемом направлении;

- пассивные геотермальные установки, предназначенные для охлаждения или отопления здания;

- солнечные фотоэлектрические ячейки, использующие не только видимый и инффракрасный спектр солнечного излучения, но и его ультрафиолетовую составляющую;

- водонагревательные стекло-металлические трубы, работающие на солнечной энергии;

- вертикальные ветровые турбины;

- зеленая крыша;

- вертикальные сады.

- функция «умный дом», позволяющая регулировать температуру и уровень освещенности помещений в зависимости от количества находящихся в нем людей [17].