Энергетически эффективных и экологически чистых технологий

Появилось большое количество объектов на основе концепций энергетически эффективных и экологически чистых технологий и других решений по гармонизации архитектурной среды. В последнее время количество этих технологий сильно расширилось, можно выделить семь самых популярных:

1. энергоэффективное здание с низким потреблением энергии или с нулевым потреблением энергии из стандартных источников (Energy Efficient Building or Zero Energy Efficient Building). Это здание, в котором эффективное использование энергоресурсов достигается за счет применения инновационных решений. Эти решения осуществимы технически, обоснованы экономически, приемлемы с экологической и социальной точек зрения и не изменяют привычного образа жизни. К энергоэффективным зданиям могут быть отнесены здания с низким энергопотреблением и здания с нулевым энергопотреблением из стандартных источников.

2. Пассивное здание (Passive Building). Здание, в котором используются энергосберегающие строительные материалы, суперизоляция и возобновляемые источники энергии. Ветряки, солнечные панели или термальные насосы существенно снижают потребление энергии от традиционных источников. Сегодня пассивным зданием считается дом, в котором не присутствуют отопительные системы, работающие от традиционных централизованных источников энергии

3. Биоклиматическая архитектура (Bioclimatic Architecture). Это одно из направлений архитектуры в стиле hi-tech с ярко выраженным использованием остекленных пространств. Главный принцип биоклиматической архитектуры — гармония с природой, желание приблизить человеческое жилище к природе. Его можно выразить в словах одного известного экодизайнера Уильяма МакДоно: «Я хочу сделать так, чтобы птица, залетев в офис, даже не заметила, что она уже не вне здания, а внутри него.» В основном, известны многочисленные биоклиматические небоскребы. В биоклиматической архитектуре наравне с заградительными системами активно применяется многослойное застекление (double skin technology), обеспечивающее шумоизоляцию и поддержку микроклимата, вкупе с вентиляцией.

4. Интеллектуальное или умное здание (Intellectual Building). Здание, в котором с точки зрения теплоснабжения и климатизации, на основе применения компьютерных технологий оптимизированы потоки света и тепла в помещениях и ограждающих конструкциях. Главным образом это достигается за счет правильной ориентации здания по отношению к Солнцу и направлениям Света и технологиям инсоляции.

5. Здание высоких технологий (High-Tech Building). Это, прежде всего, самые ультрасовременные решения в архитектуре с точки зрения конструкций и материалов, но это еще и здание, в котором экономия энергии, качество микроклимата и экологическая безопасность достигаются за счет использования технических решений, основанных на сильных ноу-хау, на правилах сильного мышления.

6. Здоровое здание (Healthy Building). Здание, в котором, наряду с применением энергосберегающих технологий и альтернативных источников энергии приоритетными являются экологически чистые природные строительные материалы (смеси из земли и глины, дерево, камень, песок, и т.д.) и совместно с энергосберегающими технологиями — выработка новых подходов по поддержанию здорового микроклимата зданий. Кроме того, технологии здорового дома учитывают достижения в области очистки воздуха от вредных испарений, нет выделений вредных газов, радиоактивных веществ (газ Радон), мелко-дисперсной пыли (вызывающей аллергические болезни), грязи, формальдегидов (выбросы от курения) и бактерий, подавление патогенных волновых излучений от компьютеров, сотовой связи и WI-FI.

7. Экологическое, жизнеподдерживающее здание с нулевым показателем отходов жизнедеятельности и строительных материалов (полный повторный цикл), с нулевым показателем энергозатрат и, как правило, вырабатывающее энергии больше, чем нужно одному зданию (Green Sustainable Zero Waste Building).

Экологическая архитектура будущего

Многие архитекторы считают, что будущее архитектуры и градостроительства за экологическими системами. Это направление называется «ЗЕЛЁНЫЙ ДОМ» («GREEN BUILDING»). Оно так же сформировалось на идеях органической архитектуры. Приоритетом этого направления является создание внутренних ресурсов для обеспечения электроэнергией, теплом, водой, вентиляцией. Умение приспосабливаться к изменчивым условиям окружающей среды и потребностей человека - т.е. архитектура должна жить в среде и вместе в ней. Обратимся к примерам.

Башня будущего, спроектированная William McDonough & Partners, (арх. Уильям МакДонах) представляет собой небоскреб, работающий как дерево: здание вырабатывает кислород, дистиллирует воду, вырабатывает энергию, и меняется в зависимости от времени года. Здание имеет аэродинамическую форму, уменьшающую давление ветра, так же гнутая форма уменьшает количество необходимых для возведения строительных материалов, увеличивая конструктивную прочность и объем внутреннего пространства. В здании большое количество растительности, расположенной на кровле и трехэтажных атриумах с садами на восточной стороне.

Архитектор Кен Янг сформулировал архитектурную концепцию, сказав, что архитектура имитирует природные экосистемы, пытаясь достичь баланса между органической и не органической массой. Архитектура спроектирована с соблюдением экологических принципов, что всегда видно по внешнему облику здания.

Жилой «коралловый риф», представленный известной смелыми футуристическими разработками бельгийской архитектурной студией Vincent Callebaut Architects (архитектор Винсент Каллебот), предлагает инновационную градостроительную концепцию, призванную предоставить возможность альтернативного развития части Гаити, которая в 2010-ом году пострадала от землетрясений силой 7 баллов по шкале Рихтера.

Архитекторы представили трехмерную модель матрицы самодостаточной деревни, построенной из сборных модулей, которая может стать пристанищем для переселения беженцев, пострадавших от природных катастроф. Проект представляет собой базовый модуль, состоящий из двух волнообразных многоквартирных домов с металлическим каркасом и фасадной отделкой из древесины тропических деревьев.

Создавая визуальную концепцию деревни, авторы проекта вдохновились природной красотой коралловых рифов. Масштабная «живая» структура с органической архитектурой и многочисленными растительными включениями способна разместить более тысячи пострадавших гаитянских семей.

Волнообразные дома расположены на искусственно созданной пристани, установленной на сваях в Карибском море. Между двух, собранных из модулей зеленых «волн» образуется живописный «каньон» с террасами и каскадами фруктовых садов. Установленные в шахматном порядке параллельные модули помещают в себе жилую площадь и землю, на которой обитатели деревни будут самостоятельно выращивать продукты питания.

Эта тропическая экосистема, может стать пристанищем не только для людей, но и для представителей местной флоры и фауны. Структура обладает повышенной сейсмоустойчивостью и снабжена мощными очистными и биоклиматическими системами, а также возобновляемыми источниками энергии - гидро и ветряными турбинами и фотоэлектрическими панелями.

Удачные примеры

В мировой практике сейчас все перечисленные технологии объединяют вместе, предлагая комплексные инженерные решения, как в отдельно строящихся зданиях, так и в цельных градостроительных проектах.

Крупнейшим и наиболее ярким примером в области энергоэффективной и биоклиматической архитектуры является штаб-квартира в Масдаре (Masdar — суперсовременный энергоавтономный город-сателлит в Дубайе) девелопера Abu D'abi Future Energy Company. В этой штаб-кватире также будет расположен административный центр энергоэффективного города Масдар.

Здание, спроектированное чикагской компанией AS-GG, будет первым в мире крупным «активным» зданием — т.е. здание будет вырабатывать энергии в 2 раза больше, чем потреблять, при этом оно будет являться центром притяжения для всего города.

В этом здании будут достигнуты следующие архитектурно-инженерные показатели:

• самое низкое потребление энергии в современных масштабных офисных центрах класса А в экстремально жарком и влажном климате;

• самая большая поверхность из фотогальванопластин, интегрированных в архитектурный дизайн крыши;

• здание построено на 95% из стекла и содержит лишь 5% металлических стержневых конструкций;

• беспрецедентная и самая большая в мире система охлаждения воздуха и поддержки баланса влажности, работающая на солнечных батареях;

• первое в мире и в истории крупное здание, которое вырабатывает энергию не только для самого себя, но и для окружающего городского комплекса.

Современная архитектура не исчерпывается новыми технологиями строения зданий и сооружений, она, как и прежде, требует комплексного подхода:

· единое стилистическое оформление прилегающих пространств;

· гармонизация застроенных земель с окружающим природным ландшафтом;

· соединение высоких технологий с эффектом максимального присутствия элементов живой среды.

Примеров реализации зеленых подходов в современной архитектуре можно привести огромное количество:

• Дома из смеси глины, земли в Германии;

• Дома из натуральных материалов в Индии (камень, дерево и песок);

• Инновационный Центр в Вирджинии (Биоклиматическая Архитектура вместе с технологиями Здорового Дома);

• Жилые дома в Англии из дерева и камня с применением энергосберегающих технологий;

• Многоквартирные дома в Испании, и т.д.

Эко-города

Это локальные объекты удачно вписаны в архитектурный облик городов и местные природные ландшафты. Есть также примеры строительства суперсовременных эко-городов.

Например, Донгтан (сателлит Шанхая, Китай).

Это энергоавтономный эко-город. Британский генеральный проектировщик — корпорация Arup. Донгтан (Dongtan) является выражением политической воли китайских властей в градостроительной отрасли в связи с глобальными природными и экологическими требованиями ближайшего будущего нашей планеты.

К 2012 г. будет реализована первая очередь проекта для 25 тыс. жителей, к 2040 г. планируется завершить все работы и наполнить его более 500 тыс. жителей.

При организации урбанистического пространства предполагается полное взаимодействие с эко-средой района — можно сказать, организуется дружеская среда для взаимодействия архитектуры, человека, природы и ландшафта.

При проектировании зданий соблюдены технологии для будущей эксплуатаций зданий — Green Building Zero Emission — позволяющие свести к нулю любые вредные выбросы, такие как углекислота, испарения, грязная вода, отходы жизнедеятельности и т.д.

Инженерия в зданиях предусматривает самообеспечение водой и энергией. Будут использоваться дождевые сборники воды и предусмотрено повторное применение воды в цикле местной глубокой очистки. В качестве источников энергии будут широко использованы солнечные батареи, ветряные мельницы, водные мельницы и другие альтернативные энергоресурсы.

Строительство предусматривает Zero Energy Building — технологию, позволяющую консервацию энергии и тепла здания внутри в замкнутом цикле и повторное их использование, что сводит к минимуму расход энергии. Достигается это за счет проектирования и использования определенных строительных материалов:

• при проектировании зданий учитываются стороны света, улавливание солнечного света и тепла зданиями, прозрачные, стеклянные поверхности. Планирование строений согласуется с ежедневным и сезонным положением солнца относительно них.

• учитывается глубина выступов, затемненные области, прозрачность стеклянных поверхностей, жалюзи, изоляция;

• используются технологии герметизации и перенаправления воздушных потоков, что контролирует естественную вентиляцию за счет вытяжек с минимальными энергозатратами;

• проводятся специальные исследования (3D компьютерные инженерные симуляции) местного климата для определения баланса потребностей в дополнительном освещении, отоплении, охлаждении и вентиляции.

Энергоэффективные зеленые технологии

В свою очередь подобные компьютерные симулируемые исследования приводят к анализу экономической эффективности проекта в том числе, а не только к экологической эффективности.

Энергоэффективные зеленые технологии, которые будут использоваться в Донгтане, довольно дорогостоящие при первичной установке, но в дальнейшем они будут крайне экономичными в потреблении энергоресурсов и в эксплуатации, к тому же, они дружелюбные (в западной градостроительной практике используется термин eco-friendly) по отношению к человеку и к природе.

В качестве строительного материала предусматриваются естественные природные материалы — камень, дерево, метал и стекло. Их сочетания предусматривают возможность дальнейшей утилизации безвредно для природы и человека. Размер эко-пространства города предусматривает 2,2 га на одного жителя (World Wildlife Fund рекомендует 1,9 га на человека).

В Донгтане предполагается только зеленый транспорт, то есть велосипеды, электромобили, экологический электрический и водородный общественный транспорт. Также запланирована обширная трамвайная сеть, по которой будут ездить небольшие вагоны с автоматическим управлением.

Важна также и градостроительная планировка Донгана — изначально это конгломерат из трех небольших поселений, соединенных транспортными коридорами с отдельными дорогами для общественного транспорта, частного, вело-транспорта и пешеходов.

В дальнейшем, развитие города предполагает такую же сотовую структуру, т.е. новые поселения-районы будут соединяться транспортными коридорами и зелеными естественно-ландшафтными промежутками.

Транспортная система будет таковой, что жителю города потребуется не более 5-ти минут ходьбы из любой точки города, чтобы сесть на автобус или трамвай и добраться до любой другой подобной точки. Все жители будут находиться в постоянном контакте с зеленым открытым пространством, водным пространством озер и каналов.

Большинство отходов города будут переработаны для вторичного использования в качестве энергии или удобрения в местных аграрных хозяйствах. Большинство продуктов питания запланировано выращивать и производить локально.

Ныне на южной его оконечности находится заповедник — огромная область для отдыха перелетных птиц. Впоследствии это должно стать местной достопримечательностью, притягивающей туристов со всего света.

Экспериментальный проект является стартом для реализации серии таких эко-поселений в Китае. Всего до 2050 г. планируется начать строительство более 10-ти таких мини-городов.

Эти проекты должны привлечь внимание мировой общественности к новому типу экологически чистых и высоко экономных поселений будущего.

Термин «Устойчивая архитектура»

Термин «sustainable architecture» или устойчивая архитектура используется часто. Что подразумевается под этой фразой? Какие факторы делают архитектуру технологически продвинутой, устремленной в будущее. Использование эко-технологий, нулевые выбросы вредных отходов, общее благосостояние проживающих и пользующихся этой архитектурой людей. Все это и многое другое.

В 21 веке очень многие жизненные процессы подверглись существенной трансформации. С повсеместным развитием интернет сетей информация стала более доступной, а способы потребления быстрее и разнообразнее. Спрос на новейшие технологии очень высок. Люди сами задают стандарты по которым строят свою жизнь и модель поведения в обществе. Появляются новые требования к производствам. Метаморфозу можно легко проследить наблюдая за автомобильным рынком. Основной тренд сейчас – это стремление к минимальному выбросу CO2, поиск альтернативных источников энергии, новейшие системы безопасности. В новых автомобилях стало нормой использование переработанного сырья. Отсюда электрокары и гибриды. Стремление к постоянному обновлению, и как следствие выпуск моделей раз в полтора-два года. Покупатель готов заплатить дороже сразу, чтобы иметь выгоду в дальнейшем.
Подобные изменения коснулись не только производства автомобилей или электротехники. Архитектура и строительство, как крупнейшая сфера потребления, также подверглась переосмыслению и изменению. Окружающая жизнь задает вектор движения, который не могут игнорировать современные архитекторы. Время зданий-памятников постепенно уходит. Сейчас недостаточно спроектировать просто красивое и пропорциональное здание. Появилось множество дополнительных немаловажных факторов. Термин «устойчивая архитектура» говорит об архитектуре ближайшего будущего. Об архитектуре которую мы будем использовать не только сегодня, но и завтра, с учетом растущих требований к экологии, экономике и качеству жизни человека.

Существует несколько организаций, занимающихся обозначением и согласованием принципов устойчивой архитектуры и строительства. Британская компания BioRegional совместно с фондом дикой природы WWF разработали десять принципов, охватывающих все области строительства, проживания и потребления One Planet Living: нуль CO2, нуль энергии, долгострочная концепция транспортного сообщения, использование местных устойчивых строительных материалов и пищевых продуктов, долгострочное использование воды, сохранение природной среды обитания, защита культурного наследия и социального разнообразия, здоровье и безопасность, а также принцип честной торговли. Многие из этих факторов возможно воплотить в жизнь только при полноценном соблюдении их жителями. Принудительные меры не отностится к One Planet Living, все должно происходить добровольно.
Хороший пример воплощения в жизнь этой концепции – жилой комплекс «One Brighton» в Брайтоне, Англия.

Бюро Clegg Bradley Studios.

Основной целью данного проекта было создание устойчивого жилья для широких категорий покупателей. Основной целевой группой в «One Brighton» являются молодые рабочие. Больше половины всех квартир – однокомнатные. Из них 31% попадает под категорию жилья умеренной стоимости.

Однако самый известный стандарт зеленого проектирования называется LEED, что расшифровывается как «Руководство в энергоэффективном и экологичном проектировании». Leadership in energy & environmental design, где Design понимается как не просто строительство, архитектура и инженерия, а скорее комплексное проектирование искусственной среды обитания человека, интегрированной в естественную среду. Всемирная комиссия по окружающей среде и впервые ввела понятие устойчивого развития, определив его следующим образом: «Человечество способно сделать развитие устойчивым – обеспечить, чтобы оно удовлетворяло нужды настоящего, не подвергая риску способность будущих поколений удовлетворять свои потребности». Сейчас понятие жизнеустойчивого развития работает в 4-х взаимосвязанных направлениях:

- здоровое ответственное общество

- прикладная экология (баланс в окружающей среде)

- эффективные инновации

- справедливая зеленая экономика (ведущая к благополучию)

Данная система применима к коммерческой и жилой недвижимости, она сопровождает весь цикл строительства, от начального проектирования до его эксплуатации. Сейчас сертификат LEED присваивается в 4-х категориях. От обычного сертификата, где необходимо набрать более 40 баллов в 6 разделах, до LEED Platinum, если совокупность баллов более 80. Одним из обладателей сертификата LEED Platinum является новый корпус университета Copper Union построенный бюро Morphosis.

Значительную роль в повышении энергоэффективности здания играет внешняя сетка-экран, создавающая воздушную прослойку между внешней средой и остекленным фасадом. Таким образом уменьшается теплоотдача. Автоматические регулируемые панели оптимизируют температурный режим. Благодаря прозрачности сетки и сплошному остеклению периметра стен, 75% помещений здания получают естественное освещение. Зеленые насаждения на крыше снижают нагрев здания, сокращают сброс дождевой воды в канализацию, повышают теплоизоляцию здания. На крыше установлен генератор тепловой энергии в элекричество. В строительстве здания применены вторично переработанные материалы.

LEED действительно имеет хорошую техническую базу, однако плохо учитывает экономику иностранных государств. Дело в том, что в США применяются программы стимулирования энергоэффективных и зеленых технологий через налоговые послабления или прямые дотации (в зависимости от отрасли и объема вложений в инновации). Поэтому в США LEED не просто помогает стандартизировать требования к строящемуся объекту и сделать процесс его строительства и эксплуатации наиболее безопасным для природы и здоровья человека, но и дает существенный экономический эффект. Во многих странах, в том числе и в России, государственных программ поддержки зеленых технологий пока не разработано. Таким образом, применение LEED вне американского социально-политического контекста зависит от этических ценностей местного бизнес-сообщества и от их амбиций по развитию трансграничной предпринимательской деятельности. LEED имеет международное признание; наличие сертификата позволит, к примеру, привлечь крупных иностранных арендаторов коммерческих площадей и прочее. Некоторые заказчики инвестируют в энергосберегающие проекты. Самым обсуждаемым проектом последнего времени является штаб-квартира компании «Новатэк». Здание ожидает сертифакации и расчитывает получить LEED Gold. Авторами проекта являются Сергей Чобан и Сергей Кузнецов, бюро Speech.

В проекте применен ряд инновационных технологий, позволяющий сократить потребление электроэнергии, а также снизить расходы на отопление и освещение помещений. Преобладающее остекление на фасаде состоит из двух слоев стекла с высоким светопропусканием. Это позволяет большую часть рабочего времени обходиться естественным освещением, а система двойного стеклянного фасада – сократить расходы на отопление и шумоизоляцию. Стеклопакеты в солнечную погоду автоматически закрываются жалюзи. Также была применена новая система охлаждения: вместо кондиционеров, которые создают сквозняки, а снаружи портят архитектурный облик здания, используется технология холодных потолков. В потолке проложена трубка, по которой идет холодная вода. Тяжелый холодный воздух опускается вниз, и это приводит к мягкой циркуляции воздуха внутри помещения.

Если объект удачно пройдет сертификацию, то станет одним из пионеров энергоэффективной архитектуры в России. Возможно, удачный пример штаб-квартиры «Новатэк» повлияет на инвесторов и покажет им суть выгоды вкладывать деньги в архитектуру и технологии, позволяющие сделать жизнь комфортной, как сегодня, так и в ближайшем будущем.

Вывод

За период своего существования органическая архитектура не растеряла своих первоначальных принципов и идей. Она живет, развивается и образует все новые вариации стилей. От функций к форме и к закономерностям формообразования - таков основной путь органической архитектуры. Она призвана не только решать функциональные вопросы архитектуры, но открывать перспективы в исканиях синтеза функции и эстетической формы архитектуры, учить архитекторов мыслить синтетическими формами и системами.

Важным моментом, сыгравшим свою роль в обращении архитекторов и конструкторов к живой природе, явилось внедрение в практику пространственных конструктивных систем, выгодных в экономическом отношении, но сложных в смысле их математического расчета. Прообразами этих систем во многих случаях были структурные формы природы. Такие формы начали успешно применяться в различных типологических областях архитектуры, в строительстве большепролетных и высотных сооружений, создании быстро трансформирующихся конструкций, стандартизации элементов зданий и сооружений и т. д.

Специфическая черта современного этапа освоения форм живой природы в архитектуре заключается в том, что сейчас осваиваются не просто формальные стороны живой природы, а устанавливаются глубокие связи между законами развития живой природы и архитектуры. На современном этапе архитекторами используются не внешние формы живой природы, а лишь те свойства и характеристики формы, которые являются выражением функций того или иного организма, аналогичные функционально-утилитарным сторонам архитектуры.

Все больше и больше архитекторов и дизайнеров современности творят свои шедевры в органическом стиле. Ведь современный человек, уставший от суеты, стремится попасть в среду, где ему будет уютно и спокойно. Внутри органического здания возникает ощущение погруженности в чудесный мир. В бионическом строении, благодаря постоянно меняющемуся балансу взаимодействия желаний и пространственных возможностей, человек испытывает ощущение движения в покое, и покоя - в движении пространства. Малейшее движение меняет восприятие пространства. Постоянство и изменение, симметрия и асимметрия, защищенная интимность и широкая открытость существуют в хрупком равновесии.

Наше будущее - органическая архитектура с прекрасными и удивительными формами, чарующими воображение своими идеями и воплощением. На основе теоретического изучения и обобщения материалов научной и методической литературы выявлено отсутствие четкого определения понятия устойчивой архитектуры не только в отечественной, но и в зарубежной литературе. Также выявлено, что концепция устойчивой архитектуры основывается на концепции устойчивого развития общества и является ее составной частью, как одно из направлений экологического проектирования. В связи с этим было предложено рассматривать концепцию устойчивой архитектуры с точки зрения системного подхода. При этом, архитектурная среда, с одной стороны, рассматривается как часть системы общепланетарной окружающей среды, и в то же время включает в себя множество подсистем, как инженерно-технических, так и психо-социальных, обеспечивающих широкий спектр человеческих потребностей.

Анализ современной практики архитектурно-строительного проектирования в рамках концепции устойчивой архитектуры показал, что в основе практического применения данной концепции лежит новый -интегрированный - подход к проектированию, при котором архитектор становится руководителем группы, включающей специалистов различных областей, причем не только строительных. Только такой подход к проектированию, начиная с самых ранних стадий позволяет создать наиболее эффективное и экономически оправданное комплексное решение. Процесс интегрированного проектирования требует от архитектора знаний не только в своей области, но и во множестве смежных областей, в том числе и социально-гуманитарных, а также умения работать в коллективе. Эффективное овладение таким широким спектром знаний и умений возможно только при создании системы высшего профессионального образования, ориентированного на всеобъемлющий, экологический и междисциплинарный подход к решению задач архитектурного проектирования.

Поиск по сайту: