10226

По прогнозам специалистов, к 2020 году мировая потребность в электроэнергии возрастет в несколько раз и достигнет 34 млрд. т условного топлива в год [86]. Такое безудержное развитие энергетики, хотим мы того или нет, будет все более пагубно воздействовать на окружающую среду и, как считают ученые, может стать одной из причин необратимого изменения климата.

Решить эту проблему поможет широкое и повсеместное использование альтернативных, или, как их еще называют, возобновляемых, источников энергии

— значительно более «чистых» с экологической точки зрения, чем объекты традиционной энергетики.

Десятилетие назад понятие "экология" казалось священным, на него рука не поднималась, но сейчас это не столько идеологическая, сколько экономическая категория.

В целом экологическими предпосылками для строительства ЭМЖЗ можно считать следующие:

-ограниченность природных ресурсов;

-изменение (потепление) климата - это антропогенный эффект, вызванный, прежде всего, сжиганием ископаемого топлива;

-коммунальное хозяйство является крупнейшим потребителем энергии (более 40 % потребления тепловой энергии и 20 % электричества) и загрязнителем атмосферы;

-загрязнение окружающей среды вредными выбросами от сжигаемого на ТЭС ископаемого горючего и сжигание атмосферного кислорода;

-перекрытие рек плотинами, использование огромных территорий суши под водохранилища при строительстве ГЭС уже привели к серьезным экологическим нарушениям;

-опасность радиационного загрязнения при авариях на АЭС;

-рост мировой потребности в электроэнергии за счет увеличения численности населения Земли и все возрастающего стремления человека к комфортной жизни.

Конструктивные предпосылки проектирования и строительства ЭМЖЗ являются:

41

-мощная база строительной индустрии городов России;

-широкий спектр выпускаемых строительных и отделочных материалов, а также богатый выбор импортных материалов и конструкций;

-современный опыт строительства жилых зданий в ходе строительства индустриальных гигантов (химии, машиностроения, судостроения, нефтепереработки) и обслуживающих их предприятий была создана мощная строительно-индустриальная и транспортная база, которая использовалась для строительства как промышленных, так и гражданских зданий. Базируясь на местных сырьевых материалах, она была направлена на выпуск несущих и ограждающих конструкций, каркаса, покрытий, отделочных и облицовочных материалов.

Инженерне предпосылки проектирования, и строительства ЭМЖЗ обусловлен необходимостью модернизации существующих и внедрения новых инженерных систем, энергоисточников, оборудования и контрольно измерительных приборов по энергосбережению при эксплуатации объектов;

В связи с большими потерями тепла при транспортировке [15].

Необходимость масштабно-стилистической увязки ЭМЖЗ с окружающей застройкой вызвана: стремлением к качеству и многообразию городской застройки, требованиями видеоэкологиии других современных подходов. Создание внешней формы жилого здания базируется на ведущем принципе: «дом - часть города».

Основными градостроительными предпосылками проектирования и строительства ЭЖЗ являются:

-освоение новых пригородных территорий и увеличение протяженности магистральных трубопроводов, других энергосетей и транспортных маршрутов без уплотнения застройки до нормативного уровня;

-сквозные ветрообразующие пространства в застройке жилых кварталов и микрорайонов [41];

-размещение зданий, не удовлетворяющее условиям инсоляции, затенения и естественного освещения, с малой степенью озеленения придомовой территории;

-отсутствие транспортной доступности зданий к рекреационным территориям.

42

Существенное влияние на формирование архитектурно – планировочных

решений ЭМЖЗ оказывают их планировочные предпосылки:

-узкий корпус существующих зданий способствует значительным потерям тепла;

-значительные потери тепла в существующих зданиях через плоские покрытия;

-некомпактные, с изрезанными планами здания способствуют уменьшению тепловой эффективности;

-рост малоэтажного жилищного строительства. [84].

Основными природно-климатическими предпосылками являются климат,

ландшафт и инженерногеологические условия.

Климат включает в себя следующие характеристики воздушной атмосферы: температурный и влажностный режим, ветровой режим, инсоляция, естественная освещенность, сезонные отличия в погоде (метели, бури и т.д.). Ландшафт охватывает рельеф местности и растительность. Инженерногеологические условия характеризуются типом грунта, наличием грунтовых вод, степенью просадочности и др. [11]. Задача архитектора - комплексный учет всех природноклиматических факторов при проектировании жилых зданий.

В целом, архитектурно-стилистическими предпосылки являются:

-Архитектурно-художественное качество объектов;

-композиционная значимость объекта;

-эстетическая значимость среды;

-архитектурные средства и приемы.

Индивидуализации и эстетизации облика ЭМЖЗ чрезвычайно разнообразны и зачастую не зависят от региональной принадлежности. Региональной дифференциации подвержены причины, вызывающие необходимость, поиска оригинальных архитектурных решений, требования местных архитектурных органов, ориентация на местные, строительные и отделочные материалы. В целом, эстетизация облика определяется: единством архитектурных решений, характером организации пространства, местом в системе городских ансамблей.

43

На устройство жилища глубокое воздействие оказывает социальная структура общества и социальные процессы, происходящие в нем. Таким образом,

социальными предпосылками будут являться:

-существующая монотонная, не масштабная человеку, далекая от природы, а вследствие этого агрессивная среда городов вызывает психические расстройства, депрессии, различные виды наркотической зависимости;

-рост загрязненности воздуха и ухудшение экологии из-за увеличивающихся выбросов диоксида углерода, роста коммунальных, складских и промышленных территорий в черте города является причиной заболеваний населения;

-существующие виды жилой ячейки не стимулируют повышение профессиональной квалификации людей и формируют психологию иждивенчества

иинфантилизма;

-отсутствие необходимых условий для полноценного воспитания детей и укрепления семейных отношений.

Все перечисленные выше предпосылки и факторы влияют на создание конечной формы — энергоэффективного жилого здания, и являются формообразующими

(рис.18)

Рисунок 18. Предпосылки проектирования ЭМЖЗ.

Архитектурно – планировочные принципы проектирования ЭМЖЗ формируются из анализа предпосылок к строительству энергоэффективных зданий.

44

Кгруппе конструктивных принципов формирования архитектурнопланировочных решений ЭМЖЗ относятся:

- принцип выбора конструкции наружной облицовки стены; - принцип выбора конструкции кровли; - принцип выбора материала наружной облицовки;

- принцип выбора остекления здания (площади, конструкции, расположения светопроемов) и солнцезащиты.

Кгруппе градостроительных принципов формирования архитектурнопланировочных решений ЭМЖЗ относятся:

- принцип выбора местоположения здания с учетом климатических особенностей;

- принцип выбора местоположения здания с учетом местности; - принцип выбора местоположения здания с учетом существующей застройки в

районе предполагаемого строительства.

Кгруппе архитектурно — планировочных принципов формирования ЭМЖЗ относятся:

- принцип компактности формы здания; - принцип определения общей архитектурнопланировочной концепции здания;

- принцип определения внутренней планировки здания; - архитектурнокомпозиционный принцип.

В результате анализа развития энергоэффективных зданий были выявлены

следующие требования при формировании архитектурно – планировочных

решений в ЭЖМЗ (рис. 19):

45

Рисунок 19. Требования при формировании архитектурно - планировочных решений ЭЖМЗ

1.Назначение расчетных внутренних условий, включая качество воздуха

впомещении здания. Оптимальные и допустимые условия, нижние и верхние границы диапазона изменений, обеспеченность расчетных параметров в теплый и холодный период года.

2.Выбор расчетных параметров наружного воздуха с разной обеспеченностью вероятностей метеорических элементов.

3.Выбор вариантов архитектурно-планировочных решений, включая:

-Градостроительные и объемно-планировочные решения, плотность застройки, разрывы, озеленение, оводнение, ориентация по сторонам света и розе ветров, форма здания, блокировка, ширина корпуса, остекленность и зашита фасадов, крыша, подземная часть, чердак, этажность здания, высота этажа, функциональная планировка, лестничные и лифтовые холлы;

-Современные, наиболее перспективные конструктивные решения наружных стен, перекрытий, окон, дверей. Оценка температурно-влажностного и фильтрационного режима конструкций с повышенной теплозащитой. Выбор и расчет конструкций заполнения световых проемов по теплотехническим, светотехническим и аэродинамическим свойствам. Оптимизация остекления фасадов жилых зданий.

46

4.Температурно-влажностный режим и режим воздухообмена в здании. Принятые тепло-, воздухо-, влагозащитные характеристики элементов оболочки здания. Удельные характеристики ограждающих конструкций и энергетических показателей инженерных систем здания. Способы расчета теплового и воздушного режимов помещений здания.

5.Современные энергосберегающие инженерные системы. Это системы

обеспечения температурно-влажностного режима здания. Традиционные и альтернативные источники энергии. Совместная работа оболочки здания и инженерных систем:

- Энергосберегающие экономичные системы отопления здания. Секционные пофасадные, поквартирные, вертикальные, горизонтальные, одно- и двухтрубные,

радиаторные, конвекторные, панельно-лучистые, воздушные, электрические, с

автоматическим регулированием и измерением расхода теплоты на отопление здания.

- Варианты решения энергосберегающих и экономичных систем вентиляции.

Вытяжные, гравитационные системы вентиляции с повышенной аэродинамической устойчивостью, с регулирующими клапанами на воздухозаборе и с организованным регулируемым притоком через клапаны в конструкции окна.

Вытяжные механические системы с утилизацией теплоты вытяжного воздуха. Приточно-вытяжные механические системы с рекуперацией тепла.

- Системы горячего водоснабжения с экономичным расходованием воды и теплоты с раздельной хозяйственно-бытовой системой канализации условно чистых вод от ванн и умывальников. Варианты решений использования работы парокомпрессионных тепловых насосов для децентрализованного приготовления горячей воды. В качестве низкопотенциального источника тепла для работы испарителей тепловых насосов использование комбинации тепла грунтовых скважин, условно чистых вод канализации и тепла вытяжного воздуха системы вентиляции.

47

- Индивидуальные тепловые пункты систем теплоснабжения. Децентрализованные автономные источники. Использование энергии возобновляемых источников солнца, грунта, технологических процессов,

теплоты вытяжного воздуха и условно чистых канализационных вод. Выбор наиболее рационального использования комбинаций элементов внешней системы снабжения здания и внутренних потребляющих систем.

- Системы регулирования и управления температурно-влажностным режимом здания. Пути снижения пиковых нагрузок и суточного потребления энергии,

системы утилизации и аккумуляции. Автоматизация регулирования, управления,

учета потребления энергии.

- Электроснабжение (применение электродвигателей с частотным регулированием, экономичная осветительная аппаратура и приборы, переход на двухтрехтарифную систему оплату электроэнергии).

2.2 Теоретические основы проектирования ЭМЖЗ

Теоретические основы формирования архитектурно-планировочных решений ЭМЖЗ включают:

-Анализ среды;

-экспериментальное моделирование;

-вариантное проектирование;

-критерии оценки проектных решений;

-методические рекомендации.

Архитектурное проектирование, суть которого составляет выявление формы, можно рассматривать как процесс: познания, как движение от незнания к знанию; от заблуждения, к истине. Логическая цепочка при проектировании выглядит, следующим образом: восприятие – анализ - синтез.

Сущность архитектурного проектирования заключается в моделировании, создании проектной модели объекта, в соответствии с общественной -

48

социокультурной, утилитарно практической и эстетической функциями и закономерностями формообразования. Моделирование охватывает деятельность архитектора от первичного наброска и эскизного проекта до составления окончательного проекта. В проектировании жилых зданий широко применяют все виды моделирования: графическое, предметное и логикоматематическое [11].

Методика архитектурного проектирования ЭМЖЗ предусматривает применение исследовательского подхода, перевод аналитического процесса в проблемную ситуацию и формированию на его основе виртуальной модели будущего объекта. В основе, аналитического процесса лежит принцип интеграции научных знаний и творческих навыков, общих для всех видов архитектуры. Основополагающим фактом становления аналитического процесса является реальное отсутствие представления об объемно пространственном решении объекта. В этой связи тщательное конкретное изучение социальных, эстетических, природноклиматических, градостроительных, экологических, архитектурно-стилистических, планировочных, конструктивных, экономических, инженерных факторов может положить основу виртуальной модели объекта, что является базой для ее всестороннего рассмотрения, изучения, т.к. затрагивает процессы, влияющие на реализацию объекта. Таким образом, обусловливающие факторы лежат в основе аналитического процесса, в буквальном смысле процесса оценки.

Анализ среды:

1. Оценка климатических факторов.

Анализ климата лежит всегда в основе поиска целесообразных архитектурных и конструктивных решений зданий. Однако поэлементный подход никогда не приведет к принятию рационального решения. Для этого следует воспользоваться комплексной оценкой природно - климатических факторов. Климатический анализ основан на сведениях об основных климатообразующих факторах: солнечной радиации, температуре и влажности воздуха, ветре и количестве осадков. По итогам этих данных даются рекомендации по нейтрализации негативных климатических воздействий.

49

2. Оценка потенциала новейших возобновляемых источников энергии (НВИЭ).

Известны следующие возобновляемые источники энергии: солнечная, ветровая, органических отходов (биоэнергия), геотермальная, волн, приливов и отливов (гидроэнергия), гидротермальная, внутренних источников, сбросная теплота в технологических циклах.

В замкнутом цикле проектного моделирования ЭМЖЗ можно выделить следующие последовательно выполняемые мероприятия:

1. Подготовительный (предпроектный) этап.

Фаза формулирования целевой установки на проектирование, изучения теоретической модели в замкнутом цикле проектного моделирования ЭМЖЗ, можно выделить последовательно выполняемые мероприятия, определения средств достижения энергоэффективности в соответствии с конкретными условиями, проведения анализа среды.

2. Этап творческого поиска.

Этот этап основан на экспериментальном моделировании. Для данного этапа характерна повторяемость операций и вариантное проектирование, анализ согласно критериям оценки проектных решений.

3. Этап творческой разработки.

Характеризуется разработкой эскизного проекта, осуществляется переход от эскиза к проекту в ходе творческой работы над углублением и развитием композиционного замысла. На этом этапе используется комплексный метод архитектурного проектирования, системный подход при одновременной разработке всех аспектов проектирования: градостроительных, функциональнопланировочных, конструктивных, экономических и архитектурнохудожественных [15].

Использование вариантного проектирования способствует повышению качества проекта. Если разрабатывать варианты на начальных этапах проектирования (стадия эскизный проект), то можно в 2-3 раз снизить дополнительные расходы, связанные с генерацией вариантов. Выгода рассмотрения вариантов на начальных

50