07 марта 2016г.
Главной причиной роста энергопотребления считают процесс урбанизации, происходящий во всем мире. Повышенный объем энергопотребления связан со строительством, транспортом, использованием систем вентиляции и кондиционирования воздуха. В настоящее время разработано множество проектных и инженерных решений с автономными системами жизнеобеспечения, а также с пассивными методами с минимальными затратами энергии, взаимосвязанными с природно-климатическими условиями местности. Дневное освещение, естественное затенение, энергетическая эффективность и фотогальванические фасады, ветровые энергетические системы и «висячие» сады внутри зданий – все это вносит свой вклад в значительный прогресс в направлении проектирования все более автономных и самоподдерживающихся высотных зданий. Кроме того, снижению энергоемкости служат архитектурные приемы, такие как ориентация здания по сторонам света с учетом преобладающих направлений холодного ветра, максимальное остекление южных фасадов и минимальное остекление северных фасадов, что особенно актуально в нашем суровом климате [3].
Основные положения энергетической политики направлены на проектирование энергосберегающих комфортных зданий, в которых необходимо применение рациональных архитектурно-технических решений. В настоящее время около 40% всего добываемого в стране топлива расходуется на теплоснабжение и охлаждение зданий, вместе с тем, запасы традиционного природного топлива (угля, нефти, газа) постепенно истощаются как в нашей стране, так и во всем мире.
Одной из важнейших проблем, решаемой в высотных зданиях и комплексах, является их энергоэффективность. На энергоэффективность высотного здания влияют такие факторы, как место расположе- ния объекта, ориентация по сторонам света, функциональное назначение, объемно-пространственное и конструктивное решение, применяемые инженерные системы и оборудование. Концепция энергоэффективности высотных зданий заключается в рассмотрении проблемы как единой системы, включающей функционирование зданий и окружающую среду, их взаимовлияние и взаимозависимости друг на друга и нахождение совместного, рационального пути развития.
Существует четыре взаимосвязанных принципа энергоэффективности: энергоэкономичность, интеграция, генерация, регенерация [4].
Энергоэкономичность представляет ряд мероприятий, обеспечивающих максимальную защиту потерь тепла наружными ограждениями зданий и создающих минимальное энергопотребление ресурсов для создания комфортных условий внутри здания.
Интеграция основывается на комбинировании многих структурных элементов высотного здания, в частности использование природных и пассивных источники энергии, которые расположены поблизости под зданием и вокруг периметра здания. Принцип интеграции применен во многих высотных зданиях различного назначения: жилых домах, офисах, гостиницах и др.
Генерация – это производство электроэнергии (электрического напряжения и тока) посредством преобразования её из других видов энергии с помощью специальных технических устройств. В высотных зданиях применяются ветряные двигатели, насосы, гелиоустановки, встроенные в здание ветровые турбины с вертикальной осью, спроектированные с учетом геометрии здания с целью максимально увеличить производительность турбин.
Регенерация представляет собой использование регенерационных технологий, в соответствии с которыми затрачиваемая энергия компенсируется энергией, произведенной внутри здания. Однажды поступившая извне здания энергия или ресурс, например, вода, должна быть повторно использована вновь и вновь.
Энергосбережение это один из видов снижения затрат на отопление, кондиционирование, холодоснабжение зданий и комплексов. В мировой практике выработаны методы и приемы снижения энергозатрат при эксплуатации зданий, к ним относятся:
– компактность объемно-пространственной формы высотного здания;
– сокращение энергопотребления внутри здания за счет энергосберегающих технологий;
– рациональная ориентация здания, с учетом инсоляции и оптимального освещения, эффективное использование солнечной энергии наклонными гелиоприемниками, размещенными на южном фасаде;
– высокие теплозащитные характеристики наружных ограждений;
– рациональное потребление воды
– применение энергоэффективного освещения;
– комфортность микроклимата помещений (механическая приточно-вытяжная вентиляция);
– применение альтернативных источников энергии;
– сохранение природных ресурсов.
Одним из эффективных способов снижения энергии являются архитектурно-планировочные решения – увеличенная ширина корпуса здания (14-18 м.), минимальное соотношение площади наружных ограждений и ограждаемой площади здания (коэффициент компактности), объемно-пространственная форма здания (снижение ветровой нагрузки, пониженной солнечной освещенности наружной поверхности здания), архитектурно- конструктивные решения, инженерные системы и оборудование (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, а также осветительные системы) [2].
К ним относится:
– использование высокоэффективных активных двойных стен с внутренней вентиляцией в качестве наружного ограждения с механизированными жалюзи;
– применение высокоэффективных фасадов с тройным остеклением;
– радиаторы отопления потолочные на всю ширину здания с системой охлаждения внутри балок по периметру здания для создания комфорта;
– разъединённая (в отличие от «сдвоенной») система вентиляции, проходящая под приподнятым полом, что обеспечивает доступ к ней (вариант «с повышенным уровнем доступа»);
– система подсушивания (воздуха) с использованием тепла, отведенного от фасада с двойными стенами, которые используются в качестве источника энергии;
– потребляющая мало энергии высокоэффективная система освещения, использующая радиальное расположение осветительных панелей с целью обеспечить оптимальную освещенность.
Эффективным путем экономии энергоресурсов является использование альтернативных источников энергии с помощью гелиоустановок, ветровых турбин, использования энергии земли, комбинированных систем. Устройство гелиоустановок на высотных зданиях заключаются в высоком коэффициенте соотношения поверхности фасада и площади земельного участка.
Ветровые турбины на высотных зданиях производят приблизительно 10-15% от полного потребления энергии зданием. Работая совместно с гелиоустановками, они могут сократить потребление энергии высотным зданием до 20-30%. Еще 10-20% снижения потребления энергии достигается применением установок использова- ния подземного тепла, включая геотермальные источники [1].
Одним из видов экономии ресурсов является сбережение воды. Практически сбережению водных ресурсов применительно к высотным зданиям могут способствовать сбор дождевой воды, повторное использование «серой» (использованной в ванных и душевых) и морской воды для слива в унитазах. Все это будет способст- вовать оздоровлению окружающей среды.
Внедрение альтернативных источников энергии, оборудования для использования «серой» и дождевой воды, применение архитектурных приемов повысят экологичность высотных зданий, обеспечат экономию потребления энергии, вырабатываемой обычными источниками, снизят отрицательное влияние на окружающую среду.
Поиски новых и применение существующих альтернативных источников энергии создадут условия снижения энергопотребления из центральных источников, повысят экологическую безопасность зданий, обеспечат комфортную среду обитания людей.
Применение методов и способов повышения энергоэффективности и энергосбережения в высотных зданиях и комплексах не только с помощью приборов и оборудования, но и путем применения рациональных объемно-пространственных, архитектурно-планировочных и конструктивных решений позволит снизить энергопотребление, отрицательное воздействие на окружающую среду, повысить уровень комфорта проживания.
Список литературы
1. Генералов В.П. Особенности проектирования высотных зданий. - Самара, 2009. - 296 с.
2. Магай А.А. Архитектурное проектирование высотных зданий и комплексов: Учеб, пособие. - М.: Издательство АСВ, 2015. - 248 с.
3. Маклакова Т.Г. Высотные здания. - М.: АСВ, 2006. - 160 с.
4. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М., Шилкин Н.В. Энергоэффективные здания. - М.: Из-во «АВОК-ПРЕСС», 2003. - 200 с.
