6510

конструктивного решения подразумевает использование последних достижений науки в области разработки конструктивных решений для минимизации энергозатрат на их производство, возведение и эксплуатацию, что позволяет обеспечить долговечность и экономию материалов. В целом, строительство высотных зданий требует применения достаточно сложных конструктивных решений, что связано с их спецификой.

В настоящее время происходит повсеместное внедрение и популяризация энергоэффективных зданий и комплексов, усиление их концентрации и значимости в различных странах мира. Поиски взаимодействия и компромисса между этими элементами послужат созданию экологически элитного здания, и это является главной задачей специалистов в первой половине XXI века.

21

2. Основы архитектурной композиции и принципы проектирования

энергоэффективных зданий

2.1. Требования к энергосберегающим и жизнеудерживающим зданиям

В основе концепции проектирования современных зданий лежит идея того, что качество окружающей нас среды оказывает непосредственное влияние на качество нашей жизни, как дома, так и на рабочем месте или в местах общего пользования, составляющих основу наших городов. Это выделение социальных аспектов является признанием того, что архитектура и строительство развиваются на основе потребностей людей, как духовных, так и материальных.

1.Социальные требования к энергоэффективным зданиям:

-создание городской архитектуры, обеспечивающей высокое качество среды обитания людей;

-сохранение окружающей среды;

−создание разнообразных функциональных особенностей жизнедеятельности района;

−экономичность при поддержании жизненного цикла.

2. Экологические и энергетические требования:

−отказ от использования технологических процессов и источников энергии, загрязняющих окружающую среду;

−сокращение использования природного топлива;

−увеличение объема использования возобновляемых источников

энергии;

−повышение качества микроклимата помещений;

−утилизация тепла и повторное использование водных ресурсов.

Врамках изучения энергосберегающих зданий в настоящее время встречается термин «интеллектуальное (жизнеудерживающее) здание». Считаем важным разобраться в этом термине, так как это понятие является и дополняющим, и иногда включающем в себя энергоэффективные технологии при строительстве и проектировании зданий.

22

Sustainable Building (жизнеудерживающее здание), Energy-efficiency Building (энергоэффективное здание), Intelligent Building (интеллектуальнее здание), Bioclimatic Architecture (биоклиматическая архитектура), Healthy Building (здоровое здание) - это направления в архитектуре и инженерии зданий, которые до настоящего времени не имеют строгих определений, научные основы только создаются, но сами направления реализованы в большом числе строительных объектов, в застройках районов городов и сельских мест. Реализованы они в развитых странах, но не в Ираке. Однако даже в развитых странах строительство таких зданий все еще остается занятием элитным. Объяснением этому может быть следующее:

-низкая стоимость традиционных источников энергии без учета интересов последующих поколений и заботы об окружающей природной среде способствует расточительности ее использования;

-потребители не готовы к значительному повышению оплаты за качество комфорта среды обитания, включающего в это понятие комплекс современных технических средств управления, контроля и связей (системы жизнеобеспечения и управления зданием);

-не сформировалась наука о микроклимате помещений, и ее содержание "не овладело широкими массами" потребителей, а остается заботой группы специалистов.

На сегодняшний день "жизнеудерживающие здания" включают в себя составными частями все другие типы перечисленных выше зданий (рис 2.1 ).

23

Рис 2.1 Схема жизнеудерживающего здания.

Здесь важным является установление идеологии взаимопроникновения и взаимосвязи между разными типами зданий, например, между энергоэффективными и интеллектуальными зданиями. В журнале "АВОК" (№ 1, 1998) было отмечено, что энергоэффективное здание не есть простое суммирование энергосберегающих решений в одном объекте, а есть результат выбора с помощью системного анализа на основе математического моделирования - совокупности взаимосвязанных технических решений, наилучшим образом отвечающих цели энергосбережения. С другой стороны, математические модели, используемые при проектировании здания, могут и должны стать основой функционирования систем управления и контроля интеллектуального здания.

Будет полезным привести здесь определения интеллектуального здания, данные различными фирмами, так как они дополняют и развивают друг друга, рассматривают объект с различных позиций и в результате создают достаточно законченную картину для заинтересованного специалиста.

24

Понятие "интеллектуальное здание" родилось в США В начале 1980-х годов и очень быстро стало модным. Пока специалисты ломали головы над его концепцией, строители и инвесторы спешили объявить таковым любую постройку, где установлена система контроля доступа или пожарная сигнализация. Конечно, элементы интеллектуальности сегодня присущи почти любому строению. Но всетаки интеллектуальное здание - понятие совсем иного масштаба. Создание оптимальной среды для бизнеса‚ обеспечение комфортных условий деятельности, снижение расходов на эксплуатацию - это основные критерии концепции интеллектуального здания. Рассмотрим имеющиеся формулировки:

"Если отвлечься от рекламных лозунгов, то интеллектуальным следует называть здание, оснащенное средствами автоматического контроля над всеми системами жизнеобеспечения".

"По мнению специалистов нашей компании, одним из основных компонентов интеллектуального здания является система автоматизированного управления эксплуатацией здания. Автоматизированная система управления эксплуатацией здания - это комплекс программно-аппаратных средств, основной задачей которого является обеспечение надежного и гарантированного управления всеми системами, находящимися в эксплуатации здания, и исполнительными устройствами. Система способна за счет полной неразобщенной информации от всех эксплуатируемых подсистем будь то пожарно-охранная, система теленаблюдения, ЛВС, телефония, водоснабжение, электропитание‚ Кондиционирование и т. д., принять правильное решение и выполнить соответствующее действие, проинформировать соответствующую службу о событии. Система открыта для дальнейших накладываемых на нее функций и добавления интеллектуальности".

В настоящее время в компьютерном и телекоммуникационном бизнесе существует понятие "интеллектуальное здание". Сразу необходимо заметить, что "интеллектуальное здание"- не очень точный перевод английского термина

"intelligent building". В данном контексте слово " intelligent" (буквально - "разумный") следует понимать скорее в том смысле, в каком оно употребляется‚ например, в словосочетании intelligent port controller. Иными словами‚ под интеллектом понимается умение распознавать определенные ситуации и каким-либо

25

образом на них реагировать (естественно, степень этого умения может быть различной, в том числе очень высокой).

Для начала дадим краткое определение интеллектуального здания с точки зрения кабельной системы связи. Это здание с единой кабельной архитектурой систем связи, обеспечивающей циркуляцию всего потока информации: телефонию, передачу данных в локальной сети, видео и других данных вплоть до больших систем жизнеобеспечения и управления зданием.

Под системами жизнеобеспечения здания понимаются:

-телефонно-компьютерная сеть;

-контроль доступа в помещения;

-пожарная безопасность здания;

-дозиметрический контроль;

-управление отоплением, кондиционированием и вентиляцией;

-видеонаблюдение в целях безопасности;

-возможность проведения видеоконференций.

«Интеллектуальное здание» (IB - Intelligent Building) представляет собой комплекс организационных, инженерно-технических мероприятий и программных средств, направленных на создание высокоэффективной экономичной инфраструктуры обслуживания комплекса, максимально отвечающей потребностям пользователей и владельцев этого здания.

Интеллектуальным зданием мы будем называть сооружение, в котором при помощи специальных технических средств созданы идеальные климатические и профессиональные условия труда персонала, обеспечивается необходимый уровень защиты от стихийных бедствий и несанкционированного доступа, максимально рациональным образом расходуются имеющиеся энергетические и коммунальные ресурсы.

Понятие "Интеллектуальное здание" еще не имеет точного толкования, но большинство людей, которые используют его, воспринимают это как автоматизированную техническую систему, которая:

- "чувствует", что происходит внутри здания и снаружи;

26

-"реагирует" таким образом, чтобы наиболее эффективным способом обеспечить безопасное и комфортабельное пребывание в нем, сведя до минимума потребление энергии и энергоресурсов;

-"взаимодействует" с людьми посредством применения простых и легкодоступных средств общения.

Термин "здание" обобщает:

-квартиру/жилой коттедж (ЖК);

-жилой дом/гостиницу (ДГ);

-здания общего пользования - офисы, детские, учебные, медицинские, культурно-просветительные учреждения, административные Здания, места торговли

ипр. (ОЗ);

-помещения и сооружения производственного (цех, участок и т.п.) и непроизводственного (склад, стоянка и т.п.) назначения (ПН).

"Интеллектуальное здание" является продуктом современного развития существующих систем автоматики в зданиях в направлении:

-комплексной оптимизации использования ресурсов; повышения гибкости конфигурирования и снижения общей стоимости владения;

-интеграции с широким спектром технологического и телекоммуникационного оборудования;

-упрощения ("очеловечивания") взаимодействия с пользователем.

2.2. Принципы проектирования энергосберегающего здания

На основе рассмотренного зарубежного и отечественного опыта строительства энергосберегающих зданий можно выделить энергосберегающие мероприятия, входящие в основу принципов энергосбережения в строительстве.

Такие обстоятельства, как местоположение объекта, архитектурный облик, географическая ориентация и конструктивные особенности здания оказывают существенное влияние на энергопотребление и должны рассматриваться

27

коллективом проектировщиков во всей полноте с учетом долгосрочной перспективы.

Выбранное место строительства необходимо тщательно проанализировать с точки зрения использования возможных возобновляемых энергоресурсов (солнечная радиация, господствующие ветры, водоносные горизонты и т. д.)‚ равно как изучить соседние и близлежащие объекты на предмет вредных выбросов.

Вотношении ориентации считается нежелательной ориентация востокзапад, особенно при наличии остекления большой площади, во избежание значительных радиационных нагрузок и, как следствие, повышенных затрат энергии на охлаждение в летний период.

Вслучае если ориентация здания относительно господствующего ветра благоприятна для организации естественной вентиляции, требуется провести сравнительный анализ энергетических балансов и выбрать наиболее экономичный.

Естественная вентиляция почти всегда предполагает ориентацию здания перпендикулярно направлению ветра, что позволяет полностью использовать силу и воздействие воздушных потоков как с наветренной (с положительным давлением на фасаде здания), так и с заветренной стороны (с отрицательным давлением на фасаде здания), способствующих естественной циркуляции воздуха в помещениях. Такая организация вентиляции предусматривает наличие открываемых окон с автоматическим регулированием. Часто применяются также двухслойные вентилируемые фасады, которые обеспечивают более эффективное регулирование параметров микроклимата в течение всего года.

Важный вопрос, имеющий отношение к технологии строительства — проникновение водяного пара из внешней среды внутрь здания, что является причиной целого ряда проблем, обусловленных повышенной относительной влажностью воздуха: образованию плесени, появлению грибков и ухудшению качества микроклимата. Проникновение влажного воздуха в помещение можно регулировать, если поддерживать в здании некоторое избыточное давление по сравнению с внешней средой.

2.2.1 Градостроительные принципы проектирования

28

В комплекс энергосберегающих градостроительных решений входят следующие характеристики климата:

-солнечная радиация (инсоляция и освещенность);

-ветер (направление и скорость)

Количество тепла, поступающего от солнечной радиации, зависит от географической широты местности, состояния атмосферы и подстилающего слоя, расположения поверхности, ее ориентации по сторонам света, времени года и суток

(рис. 2.2;2.3;).

Принцип выбора местоположения здания с учетом климатических условий

Рис. 2.2 Принцип выбора местоположения здания с учетом климатических условий.

29

Рис. 2.3 Критерии, отражающие учет солнечной радиации при выбора местоположения здания с учетом климатических условий.

Температура наружного воздуха изменяется в зависимости от высоты над уровнем моря на 0,34 — 0,7 ° С на каждые 100 метров. Конкретное значение, однако, зависит от местных условий, т.е. от того идет ли речь о переходе с долины на склоны или со склонов на вершины. Так же различается температура на открытой местности и в городах. Так, загрязненность атмосферы в результате выбросов промышленных отходов и других источников значительно снижает поступление солнечной радиации. В крупных городах это снижение достигает 40% от количества солнечной радиации в пригородах. В холодный период года в большом городе минимальная температура воздуха на 1-2° С выше, чем вне города. Дневное колебание температуры так же меньше, чем вне его. Существенно изменяет ход суммарной ультрафиолетовой радиации облачность. Так же загрязняют атмосферу водяной пар, углекислый газ и пыль. Известно, что большое количество водяных паров бывает в летнее время в низинах, меньшее содержание водяных паров зимой на высоких местах. Мерой ослабления солнечной радиации является так называемый показатель загрязнения атмосферы 2; он зависит от количества примесей в воздухе и от атмосферного давления (от высоты над уровнем моря). Наименьшие значения Z были определены на вершинах высоких гор (Z = 2), наибольшие достигаются в промышленных городах (Z = 6). Обычно принимают значение Z = 3 для среды без промышленных выбросов в атмосферу (в сельской местности) и Z = 4 в городах и промышленных узлах. Данные о падающей на 1 м2 площади энергии солнечного излучения в различные периоды года приведены в Таблице 2.1.

30