Общественных эко-здания

Основные принципы проектирования

Приемы экономии энергии, предусмотренные в нормативах, не обеспечивают комфортный режим эксплуатации зданий, достаточную в современных условиях экономию тепла и безопасность для здоровья и жизни, поэтому появлется новое поколение зданий, решающих проблемы экологии по – разному, но основными тенденциями являются следующие:

· соответствие здания природно-климатическим условиям - компактность объема и плана здания, следование природным формам, аэродинамическим формам;

· максимальное количество альтернативной энергии: солнечной, ветровой, энергии, энергии земли, воды, биоэнергии;

· оптимальное количество оконных проемов;

· естественное освещение всех помещений (использование свето-вентиляционых фонарей, ступенчатой формы здания, атриумов;

· естественная вентиляция и проветривание;

· использование экологически чистых материалов;

· безопасность здания для работающих и посетителей (ограничение доступа посторонних, безопасный режим эксплуатации, создание условий для маломобильных групп населения, пожилых, детей))

· создание оптимального микроклимата для работающих и посетителей;

· благоприятные шумы – моря, пение птиц, музыка и т.д, температура воздуха и влажность, отражающая погоду за окном, природные запахи, благоприятный вид из окна, контакт с природными ландшафтами и животными;

· Рациональное использование земельных ресурсов, ландшафта и рельефа.

Общественные эко-здания принципиально бывают 2 типов – малоэтажные, перекрытые пространственными конструкциями, и многоэтажные.

3.1.Экономия энергии в зданиях, перекрытых пространственными конструкциями.

Использование конструктивных решений зданий с применением различных типов пространственных систем обеспечивает относительно высокий энергети­ческий коэффициент полезного действия. Это объясняется более низким расхо­дом строительных материалов, легкостью и высокой степенью заводской готов­ности строительных элементов (что приводит к уменьшению энергозатрат при изготовлении и монтаже), малой строительной высотой, благодаря чему сущест­венно уменьшается отапливаемое и вентилируемое пространство, большой ва­риабельностью устройства световых проемов для организации естественного освещения.

Вместе с тем геометрическая структура ряда пространственных конструкций подсказала возможность использования их в качестве интегральных гелиоколлекторов, позволяющих реализовать свойства активного сбора солнечной энер­гии для непосредственной утилизации в системах энергоснабжения зданий. Из большого числа типов пространственных конструкций наибольший интерес в этом плане представляют те из них, которые могут образовывать сообщающие­ся с коллекторами замкнутые полости, где может циркулировать тот или

иной теплоноситель — волнистые своды, складки, стержневые и пластинчато-стерж­невые конструкции, дублированные мембраны и др. Анализ геометрии простран­ственных конструкций позволил определить годовой и суточный режим их облу­чения солнцем. Каждому типу здания соответствует определенный режим функционирова­ния, а следовательно, и энергетический режим. Совместный анализ энергети­ческого режима эксплуатации и режима облучения солнцем дает возможность оценить целесообразность применения пространственной конструк-

ции того или иного типа. Геометрия пространственной конструкции влияет также на тип теплоносите­ля и характер его циркуляции в гелиосистеме. Так, для сводов с большим перепа­дом отметок пяты и замка наилучшим теплоносителем является воздух. Для плоских сводов в качестве теплоносителя используется вода или раствор хлори­стого лития (работа системы в режиме охлаждения). Наибольшее внимание при анализе свойств пространственных конструкций уделяется достижению максимальной экономии энергии в процессе эксплуата­ции здания. Эксплуатациионные расходы энергии идут на горячее водоснабже­ние, холодоснабжение, отопление и вентиляцию, а также на освещение постройки. Рассмотрим различные пространственные конструкции в связи с указанными направлениями расхода энергии:

1.Экономия энергии на горячее водоснабжение достигается предварительным нагревом холодной воды в гелиоколлекторах, интегрированных в пространственной конструкции. Дальнейшее повышение температуры воды до рабочих параметров может осуществляться в бойлерах или тепловых насосах. Это позволяет при достаточ­ной солнечной радиации перейти на автономный режим горячего водоснабже­ния. Гелиоколлектор в данном случае представляет собой «горячий ящик», основой которого служит утепленная пространственная конструкция (пологие армоцементные своды и складки) либо встроенные в пространственную конст­рукцию инвентарные гелиоколлекторы (стержневые структуры).

2.Экономия энергии на холодоснабжение. Существуют следующие способы использования солнечной энергии, собираемой с площади пространственной конструкции для выработки холода:

­ а) в абсорбционной системе солнечного охлаждения. В качестве абсорбен­та используется водный раствор хлористого лития, обезвоживаемый в жидкост­ном гелиоколлекторе под воздействием солнечной теплоты. Подобная система охлаждения уже в течение 10 лет эксплуатируется в НПО «Солнце» в Ашхабаде;

б) если в систему горячего водоснабжения введен тепловой насос, нетрудно комбинировать систему так, чтобы она работала в режиме как нагрева, так и
охлаждения;

в) при применении воздушной системы отопления возможно использование для выработки холода теплового насоса типа «воздух—воздух»;

г) наиболее совершенной является система отопления — охлаждения с тепловым насосом, работающим по циклу Ренкина. Одним из преимуществ этой системы является то, что двигатель, работающий по циклу Ренкина, при избытке солнечной энергии наряду с выработкой теплоты и холода может быть совмещение с генератором для выработки электроэнергии.

3. Экономия теплоты на отопление и вентиляцию. Большинство пространственных конструкций либо представляет собой двойную оболочку, либо легко
оборудуется второй оболочкой. Воздушная прослойка, находящаяся между оболочками, является конвектором, нагревающим под действием солнечных лучей поступающий в нее воздух. В зависимости от характера отопления конкретной зоны постройки принимаются следующие режимы работы системы: подогрев
приточного воздуха; вытяжка воздуха из интерьера; равномерный нагрев всей оболочки здания; концентрация собранной теплоты в конкретной функциональной зоне.

В большинстве случаев применение пространственных конструкций ведет к уменьшению отапливаемого объема здания по сравнению с использованием стоечно-балочной каркасной системы, а следовательно, и к экономии энергии. Эти конструкции позволяют гибко изменять характеристики внутреннего прост­ранства постройки в зависимости от протекающих в них функциональных про­цессов. Сокращается и площадь ограждающих конструкций, что также ведет к экономии энергии на отопление.

4. Экономия энергии на освещение. Пространственные конструкции — структурные плиты, своды и т. д. — позволяют предусматривать световые проемы нужного размера, обеспечивающие естественное освещение зданий, что ведет к экономии электроэнергии, расходуемой на эти цели.

Разработанные типы энергосберегающих пространственных конструкций

ориентированы на применение их в объектах различного общественного

назна­чения — спортивных и торговых залах, плавательных бассейнах,

складских по­мещениях и др., имеющих пролеты от 12 до 100 м. зависимости

от географиче­ского положения здания, его функционального назначения и принятой конструк­тивной схемы энергосберегающие пространственные системы обеспечивают экономию энергозатрат от 30 до 60%.

Основными типами зданий с пространственными оболочками являются оранжереи,промышленными – теплицы.

Важным элементом таких зданий являются атриумы, являющиеся буферными пространствами при переходе с улицы в здание, позволяют использовать максимально природно-климатические условия, позволяют организовать естественное проветривание и освещение

Большая теплица в национальном ботаническом саду Уэльса. Great Glasshouse. Большая теплица в национальном ботаническом саду Уэльса – это вновь изобретенная теплица XXI века. Самая большая однопролетная теплица в мире приютила тысячи подвергавшихся угрозе уничтожения растений из всех стран земного шара, расположенных в зоне умеренного климата. Построенное между холмами в долине Тиви в Кармартеншире здание формирует центральную часть парка площадью 230 га бывшего Миделтон Холла. Холмообразная крыша имеет размеры 99 × 55 м и держится на 24 опорных арках каждая высотой в 15 м. Фундамент из бетона повышается к северу, сверху он закрыт торфом и образует склон. Здесь расположены общественный зал, кафе, аудиториумы и сервисные службы. Для оптимизации энергопотребления используется компьютерная система контроля климата. В случае превышения необходимой температуры внутри помещения автоматически открывается система форточек. Отопление теплицы осуществляется за счет переработки биомассы в специальном котле, расположенном в энергетическом центре парка.

Дождевая вода с крыши попадает в систему ирригации. Отходы идут на удобрение. Внутри теплицы создана экологически чистая самодостаточная система жизнеобеспечения.

Экологический офис Эдисон, Уэсли, Лонгме. Атриумы (в них воздух поднимается вверх, возникает проблема дальнейшего распределения воздуха). Медленный забор воздуха через окна, мелкие отверстия на фасадах (полые оболочки)

Использование для охлаждения зеленых кровель: Инверсионные крыши позволяют избежать резкого перепада температур, который приводит к ускоренному износу крыши, защищают ее от механических повреждений и аннулируют необходимость пароизоляции. Садовая крыша обходится городу дешевле, ведь освобожденные площади внизу можно продавать, сдавать в аренду или застраивать прибыльными зданиями. Кроме того, подобное озеленение благоприятно сказывается на бюджете граждан, так как значительно снижает энергозатраты. Так по данным японцев, в офисных помещениях до 16%, а в многоквартирных домах – до 31%. Зеленые «жильцы» сдерживают промерзание крыши зимой и чрезмерное нагревание в летний период (когда на крышах токийских небоскребов достигает 60 градусов).

Здание археологического центра. Здание археологического центра, которое будет построено по проекту Эдварда Куллинана близ городка Ойна в Шотландии, уникально со многих точек зрения. Его стены и крыша, сделанные из монолитного железобетона, спроектированы так, чтобы вписаться в контуры слегка всхолмленных полей, описывающих внутри которого размещается кинозал, будет обвалован землей,засажен травами и сольется с окружающим ландшафтом. Под зданием планируется устроить гигантский тепло накопитель, работающий по принципу теплового насоса. Он будет давать тепло в холодную погоду и охлаждать в жаркие дни.

Дата добавления: 2014-01-07