№58
Июнь 2017
ISSN
1990-4126

English

«Архитектон: известия вузов» № 34 - Приложение Июль 2011

Архитектура


 Семикин Павел Павлович

магистрант НГАХА Научный руководитель: кандидат архитектуры, профессор И.В. Швецова, ГОУ ВПО "Новосибирская государственная архитектурно-художественная академия", г. Новосибирск, Россия

ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ


УДК: 69.032.22:620.92 + 621.311

Рассматривается эволюция понятия «энергоэффективность» с момента возникновения до настоящего времени, выделяются этапы развития энергоэффективных высотных зданий. Определяются перспективы данного типа объектов в будущем.

Ключевые слова: энергоэффективность, высотное здание, альтернативные источники энергии, архитектурная энергетика


«Энергоэффективные здания» как новое направление в экспериментальном строительстве появились после мирового энергетического кризиса 1974 года [1]. В самом начале строительства подобных зданий вплоть до начала 90-х годов XX века основной интерес представляло изучение мероприятий по экономии энергии. В середине 1990-х годов внимания переносится на изучение проблемы эффективности использования энергии, и приоритет отдается тем энергосберегающим решениям, которые одновременно способствуют повышению качества микроклимата помещений, без увеличения оплаты для пользователя.

В XXI веке термин «энергоэффективность» получает новое смысловое наполнение, которое заключается в том, что необходимо проектировать энергосистемы, основанные на использовании альтернативных (возобновляемых) источников энергии. Это позволит сократить количество вредных выбросов, получаемых при применении традиционных источников энергии (нефть, уголь, газ) и минимизировать ущерб, наносимый природной среде. В основе концепции проектирования современных высотных зданий лежит идея: качество окружающей нас среды оказывает непосредственное влияние на качество жизни как дома, так и на рабочем месте или в местах общего пользования.

Таким образом, предпосылка более экономно и совершенно использовать энергоресурсы за тридцать семь лет (с 1974 по 2011 гг.) превратилась в исходный пункт рассуждения о необходимости создания связи объектов человеческой жизнедеятельности (в т.ч. зданий и сооружений) с природной средой. Это положение в дальнейшем ляжет в основу таких направлений в архитектуре как бионика, биоклиматическая архитектура и т.д.

В результате проведенного анализа энергоэффективных высотных зданий и их проектов выявлены объекты, в которых применены передовые технологии, основанные на использовании альтернативных источников энергии. В процессе развития энергоэффективных высотных зданий нами выявлены 3 этапа:

I.  С 1974 г. до 1998 г. прослеживается тенденция «разобщенности» архитектуры и энергетики. Первоначально здание являлось только оболочкой, «экспериментальной площадкой» для апробации и проверки различных исследований и технологий в области энергетики. Внимание концентрировалось не на особенностях архитектуры, а на характеристиках энергооборудования, показателях теплопроводности, коэффициентах теплоизоляции объекта и т.п. Характерными примерами данного этапа являются: первое энергоэффективное высотное здание в г. Манчестере (США), «EKONO-house»в Финляндии, жилые дома в Остербро (Østerbro) и во Фредериксберге недалеко от Копенгагена (рис.1) [2].

sem1.jpg

Рис.1. Тенденция "разобщенности" архитектуры и энергетики

II.  Проведенные за более чем 20 лет исследования и эксперименты привели к тому, что в 1998 году в Германии было построено высотное здание, соединившее в себе передовые энергоэффективные технологии и качественное архитектурное решение (здание «Коммерцбанка» во Франкфурте-на-Майне). Как пишет Колин Дейвз (Colin Davies) в предисловии к книге «Commerzbank Frankfurt: Prototype for an Ecological High-Rise», революционный дизайн здания от «Foster and Partners» «…дает начало новой стадии в развитии экологичной, энергосберегающей и снижающей загрязнение архитектуре… Это здание создано как для сотрудников, так и для посетителей. Оно заключает в себе не только экономичную форму и эффективную планировку, но и качество пространства, физический и психологический комфорт, свет, воздух и вид на город, работу и отдых, а также ритм рабочего дня» [3]. С 1998 по 2008 гг. в мире возводятся объекты на основе «симбиоза» архитектуры и энергетики, в которых применяемые технологии позитивно влияют на образ сооружения. Пример такого подхода – башня 30 St Mary Axe, построенная в Лондоне (рис. 2).

sem2.jpg

Рис.2. Тенденция "симбиоза" архитектуры и энергетики

III.  С 2008 года в высотном строительстве прослеживается тенденция, в которой объемно-планировочное решение здания – это «манифест» использующихся в нем энергоэффективных технологий. Разумеется, глядя на небоскреб, человек в состоянии увидеть только некоторые из применяемых в объекте технологий, как правило, это ветро- и гелиоустановки. Это связано с тем, что основной элемент первой – это винт с лопастями, а второй – солнечные батареи или фотоэлектрические панели.

В настоящее время включение подобных энергоустановок в архитектурное решение здания свидетельствует не только об их наличии (что очевидно), но также и о том, что они – часть большой энергетической системы здания. Зачастую в высотных зданиях существует комплекс технологий, использующих альтернативные источники энергии.

Подобное желание «выделиться» продиктовано спецификой данного типа объектов. В основе появления небоскреба в той или иной степени лежат человеческие амбиции. Это могут быть амбиции отдельного человека (Башня Трампа, 202 м, Нью-Йорк), компании (башня Мэри-Экс, 30, 180 метров, Лондон) или целой страны (Тайбэй 101, 590 м, Тайвань).

Главной характеристикой высотного здания, как видно из самого словосочетания, является высота. Чем она больше, тем дороже строительство и эксплуатация небоскреба в дальнейшем. Основные затраты приходятся на обеспечение теплом, водой и электричеством. Поэтому в XXI веке появился второй, не менее значимый показатель «успешности» небоскреба – его энергоэффективность. Поскольку высота может быть оценена визуально (приблизительно), возникла идея «проиллюстрировать» и используемые энергетические технологии. Однако здесь есть важная особенность – хаотичное, сумбурное или же подчиненное лишь архитектурному замыслу расположение энергоустановок намного снижает их коэффициент полезного действия.

Этот факт быстро осознали архитекторы, и первым зданием с продуманным расположением энергоэффективных установок стал Всемирный торговый центр в Бахрейне. Это сооружение ознаменовало переход к следующему тренду в высотном энергоэффективном строительстве – «целостности». В нем смонтированы три огромные ветротурбины (диаметр каждой 29 метров), которые крепятся на переходах между двумя частями здания. Оба здания и ветроустановки – это разные объекты. В переходах между ними расположены технические помещения для обслуживания турбин, в них установлена инженерия для преобразования энергии ветра в электричество, которое используется в торговом центре. Форма частей здания позволяет концентрировать и направлять потоки воздуха для постоянной работы турбин. При этом, энергоустановка находится не в контуре здания, а подвешена между его частями. Этот небоскреб стал первым, где был сделан визуальный акцент на энергоэффективные технологии.

Развитие этой тенденции в дальнейшем привело к более органичной интеграции энергоустановок в объем высотного здания. Объекты, «иллюстрирующие» свою энергоэффективность, стали возникать повсеместно: «Жемчужная река» (Гуанчжоу, Китай), «Маяк» (Дубай, ОАЭ), «Бурж Аль-Таква» (ОАЭ) и т.д. (рис. 3). Данная тенденция прослеживается и в проектах небоскребов, строительство которых запланировано на 2011-2015 годы (рис. 4).

sem3.jpg

Рис.3. Тенденция "целостности" архитектуры и энергетики

Около 20 лет назад сформулировано понятие «аркология» – оно состоит из слов «архитектура» и «экология», при доминирующей роли первой. Сегодня проектирование и строительство зданий «двигается» в сторону дальнейшего изучения возможностей использования экологически чистых, возобновляемых источников энергии, сохранения водных ресурсов, применения строительных материалов повторного использования, улучшения качества среды обитания человека. Поэтому необходимо введение термина «архитектурной энергетики», рассматривающей два эти понятия в единстве. Такой подход, позволит в дальнейшем создавать здания, в которые будут органично с начального этапа проектирования, интегрированы альтернативные источники энергии, как часть архитектурно-пространственного решения объекта.

sem4.jpg

Рис.4. Этапы развития энергоэффективных высотных зданий


Библиография

  1. Табунщиков Ю.А. От энергоэффективных к жизнеудерживающим зданиям // АВОК. – 2003. – № 3. – С. 8.
  2. Табунщиков Ю.А. Энергоэффективные здания / Ю.А. Табунщиков, Бродач М.М., Шилкин Н.В. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2003. – C. 8-76
  3. Davies Colin. Commerzbank Frankfurt: Prototype for an Ecological HighRise (Watermark Publications, London) / C. Davies, I. Lambot. – Basel.: Birkhauser Publishing, 1997. – P.300.

 


ISSN 1990-4126  Регистрация СМИ эл. № ФС 77-50147 от 06.06.2012 © УрГАХУ, 2004-2017  © Архитектон, 2004-2017