Некоторые вопросы применения гелиоактивных зданий в градостроительстве

На современном этапе развития общества одним из главных вопросов является рациональное использование природных ресурсов. Градостроительная практика, а также опыт проектирования и строительство, и строительство гражданских зданий убедительно показывает, что основные вклады на проектирование городской среды и отдельных объёмов претерпевают существенные изменения и от преимущественно композиционных построений специальности переходят к более сложным комплексным построениям, включающие социалисты, экономические, композиционные, энерго — и ресурсосберегающие, а также современные системы управления процессами жизнеобеспечения и жизнедеятельности. Конфликт между человеческой деятельностью и возможностями природы выдерживать возрастающие антропогенные нагрузки обостряется. В настоящее происходит загрязнение окружающей среды, что требует использовать такие виды энергии как геотермический и биологический газ, энергию ветра, солнечную энергию и другие возобновляемые нетрадиционные источники.

На кафедре архитектуры БелГТАСМ в рамках экспериментального проектирования на приеме XI микрорайона г. Белгорода впервые разработаны и приведены исследования планировки и застройки с применением гелиоэнергоактивных планировки зданий. Проведенные исследования показали, что освоение солнечной энергии в проектировании и строительстве гражданских зданий осуществляются в двух аспектах: использование теплофизических свойств самого здания для накопления и сохранение тепла (пассивные системы), и создание специальных технологических устройств в пределах здания, преобразующих энергию солнца в тепловую или электрическую (активные системы).

Проектирование микрорайона осуществлялось поэтапно.

На стадии градостроительного проектирования были изучены местные природно-климатические факторы района строительства с энергетической точки зрения. В результате анализа территория под застройку была определена как «условно-положительная», т.к. — она имеет уклон о, что позволяет использовать солнечную энергию наиболее эффективно.

— склон расположен на оси север-юг, следовательно, здание будет получать прямое, а не скользящее облучение. При привязке проектируемых объектов на площадке проектировки застройки территории, этажность зданий определялась в соответствии с рельефом участка. На самых высоких точках микрорайона располагаются: три 20-ти этажных точных жилых дома, центральный из которых — с обслуживанием на 3-х нижних этажах с подземными гаражами. С понижением рельефа изменяется и этажность зданий: северо-западнее запроектированы 12-ти этажные блокированные двухсекционные жилые дома с плоскими коллекторами — аккумуляторами на крыше и секционные жилые дома с переменной этажностью от 5 до 12 этажей. 3-х этажные 6-ти квартирные блокированные жилые дома создают структурно-целостную застройку, заверяющую комплексное решение генерального плана микрорайона.

В центральной части проектируемого микрорайона расположен центральный блок обслуживания микрорайона, досуговый центр с парковой зоной вокруг здания, а также стадион и искусственный водоем, являющийся местом отдыха для взрослых и детей.

Предусмотрено выполнение ряда ландшафтных мероприятий и целенаправленной организации рельефа с целью искусственного усиления энергетически нейтрализирующего воздействии на неблагоприятные природно-климатические факторы.

При проектировании микрорайона основной целью была оптимизация энергетического баланса всех объемов строительства.

На стадии архитектурного проектирования зданий:

• — решался вопрос о снижении удельной площади наружных ограждений на единицу объема здания;
• — осуществлялся целенаправленный выбор формы здания и его ориентации;
• — применялся метод введения внешних конструктивных элементов, обеспечивающих дополнительно приток к зданию энергии возобновляющего источника.

Жилые дома с использованием активных и пассивных солнечных систем разработаны для условий г. Белгорода. В гражданских энергоэкономичных зданиях комфортность создается архитектурно — и объемно — планировочными, конструктивными решениями, композиционными решениями, ориентацией, размерами и степенью герметичности светопроемов, теплоизоляцией ограждений и экономичностью отопления, вентиляции.

В жилой застройке применяется 2 типа исходных объемно-планировочных решений: точечный и секционный.

Исходя из расчетов, увеличение протяженности дома с 4 до 10 секций влечет снижение удельного расхода тепла на отопление до 5−7%; увеличение ширины корпуса с 12 до 15 м дает 9−10% экономии тепла (отопительной считается ширина корпуса 16,6 м), а повышение этажности зданий с 5 до 9 этажей — 3−5%. Выше перечисленные данные были учтены и использованы при проектировании многосекционных жилых домах с формой плана в виде восьмигранника. природный ресурс градостроительный ограждение Уменьшение теплопотерь точечных домов достигается созданием компактных (близких к квадрату) планировочных решений и увеличением размеров в плане (26.7×21.9 м).

Повышение тепловой эффектности детских садов достигается устройством единого входа в здание. Вход имеет большой вестибюль, что значительно повышает его теплозащиту.

В зданиях школ рекомендуется широко использовать верхний естественный свет для подсвета учебных помещений и освещение рекреаций и коридоров. Это позволяет получить компактные планировки зданий с повышенной теплозащитой. Реализация подобного решения дает возможность снизить затраты тепла на отопление примерно на 20%.

На стадии конструктивной разработки здания разрабатывались: повышение теплозащитных свойств зданий путем применения новых строительных материалов и конструкций, геометрическая трансформация ограждений, применение энергоактивных систем.

В высотном точечном доме солнечные батареи совмещены с наружной стеной, ограждением балконов и зимнего сада. На крыше располагается вращающаяся солнечная ловушка, следящая за траекторией движения солнца. Часть стен южного фасада облицована солнечными стеклянными панелями SGG Frosol, разработанными лабораторией корпорации Saint-Gobain по изысканию альтернативных источников энергии.

Это один их трех типов панелей темно-синего цвета с модульным размером 1000×1000 мм, который позволяет преобразовать до 16% солнечной энергии в электрическую, что соответствует около 80% энергии, затрачиваемой на оснащение в здании. При этом нет каких-либо выделений вредных веществ, нет значительных капиталовложений.

Солнечные панели — это многослойная конструкция, состоящая из стеклянных листов и солнечных ячеек, сплавленных вместе под давлением и при высокой температуре.

На каждой стороне крыши блокированных трехэтажных жилых домов запроектирован аккумулятор солнечной энергии — плоский солнечный коллектор. Он располагается под углом 440, что соответствует расчетной схеме углов падения солнечных лучей г. Белгорода.

Исходя из расчета, дома коттеджного типа способны себя обеспечить теплом и горячим водоснабжением до 100%. В случае сбоя системы они могут быть подключены к миникотельной.

В секционных домах гелиоустановки, расположенные на крыше могут обеспечить теплом, и горячим водоснабжением до 30%. Таким образом, применение планировочных и конструктивных мероприятий, а также энергоактивных систем и современных систем управления жилища в сумме приводят к значительной экономии топливно-энергетических ресурсов, значительно улучшает выделение вредных веществ, что положительно влияет на окружающую среду и условий проживания жителей микрорайона.

• 1. В. С. Беляев, Л. П. Хохлова «Проектирование энергоэкономических и г энергоактивные гражданских зданий» Москва, «Высшая школа»
• 2. Энергоактивные здания под редакцией Э. В. Сорнацкого, Н. П. Селиванова. Москва, «Стройиздат» 1988 г.
• 3. Н. В. Обаленский Архитектура и солнце. Москва, 1989 г.

БГТУ им. В. Г. Шухова, http://conf.bstu.ru.