ПРИНЦИП СОЗДАНИЯ УСТОЙЧИВОЙ И ЭКОУСТОЙЧИВОЙ АРХИТЕКТУРЫ
Проблема. Технические возможности развития архитектуры XXI в., которые поражают поражают масштабом. Воздействие проектов на развитие городской и природной среды.
Цель.Решение этих проблем путем устойчивого развития архитектуры.
Объект исследования. Архитектура
Задания работы. Изучить понятие устойчивой архитектуры и привести примеры построения зеленных зданий.
Основная часть. В XXI веке развитие архитектуры стремительно возрастает, проектирование высоких зданий, уплотнение городской застройки, построение мегаполисов, где архитекторам необходимо учитывать построение этих застроек на природную среду и городскую, на безопасность жителей. Решение этой проблемы является устойчивое развитие архитектуры.
Устойчивая архитектура – это совокупность инженерных и архитектурных решений, с помощью которых удается сбалансировать высокие показатели качества окружающей природной среды жизнедеятельности человека для сохранения экологического равновесия. Методическая основа устойчивой архитектуры является мониторинг оценки среды обитания человека, то есть взаимосвязь архитектурных, инженерных, экономических и архитектурных наук к среде обитания человека, которые необходимо количественно оценить их качество [1].
Помимо устойчивой архитектуры используют понятия: «зеленая архитектура», «экоустойчивое строительство», «экологическая архитектура», «низкозатратная архитектура», «архитектура высоких технологий», «биоклиматическая архитектура», «энергоэффективное и умное строительство». Так как в основе всех этих направлений лежит снижение потребления материальных ресурсов при повышении качества зданий и комфорта внутренней среды объектов проектирования, снижения потребления энергетических ресурсов (возобновляемых и не возобновляемых) и совершенствование технологии строительства и эксплуатации зданий.
Благодаря этому, начали применять энергосберегающие технологии, а следствие, появление пассивных или активных домов. Суть существования этих домов заключается в сокращении расходов на теплоэнергетическую работу зданий и сооружений. Теперь используют энергоэффективные дома, в основе проектирования которых лежит стремление к снижению отрицательного влияния на природную среду или здоровье человека. Для того, чтобы это предотвратить, используют экологически чистые материалы, безопасные технологии при возведении здания, применяют приемы эффективного использования энергии и ресурсов. В итоге пассивный дом становится «умным», так как он самостоятельно обеспечивает себя энергией, а накапывающуюся энергию в процессе своего жизненного цикла использует для других нужд.
Д. О. Швидковский видит задачу устойчивой архитектуры в том, чтобы создать такую среду обитания, которая необходима настоящему поколение, но и будет, удовлетворят и будущее поколение. Ю. А. Табунщиков называет устойчивой архитектурой – соединение архитектурных и инженерных решений, которые будут благоприятно влиять на природную среду и на жизнь человека, а также сохранять экологическое равновесие [2].
Принципы устойчивой архитектуры. В 1993 на Всемирном конгрессе архитекторов была принята «Декларация взаимозависимости для устойчивого будущего» указано, что архитектурная среда и здания наиболее оказывают негативное влияние антропогенной деятельности на природную окружающую среду.
Поэтому архитекторы обращают внимание при построение сооружений на взаимодействия экологического равновесия и качества жизни человека, создают среду, которая улучшает природную среду, ее эстетичность и состояния человека [3].
Выделяются следующие принципы формирования устойчивой архитектуры:
• гармонизация социальных, экономических, экологических, территориально-пространственных факторов развития поселений;
• выявление оптимального сочетания стабильного и изменяемого в программе проектирования объектов;
• адаптивность к вызовам и рискам природно-климатического и техногенного характера;
• пространственное и математическое моделирование формы здания в зависимости от факторов, определяющих жизненный цикл.
• повышение физического и психического комфорта людей путем улучшения функциональных, микроклиматических и эстетических параметров среды обитания.
Рассмотрим пример устойчивой архитектуры в архитектуре общественных зданий и сооружений.
В современной архитектуре постоянно ведутся поиски новых решений. Эти поиски основываются на процесс глобальных структурных изменений в культуре потребления, вызванных приходом информационной эпохи, приходящей на смену постиндустриального общества. Не малую роль в формировании принципиально новых подходов к новым архитектурным решениям играют современные достижения научной мысли в отношении происходящих обще планетарных природно-климатических изменений на планете.
Иллюстрации 1, 2- Башня One CentralPark в Сиднее
Таким образом, комплекс One Central Park – включил в себя практически все принципы устойчивой архитектуры [4].
Заключение. «Зеленое» строительство — один из способов рационального использования ресурсов и энергии, сокращения отходов, минимизации негативного влияния на окружающую среду и улучшения условий жизни человека.
Выводы. Важно понимать, что имеющихся в настоящее время ресурсов города никогда не хватит на решение всех накопившихся за долгие готы простого потребления экологических и инфраструктурных проблем. В этом отношении необходим выбор приоритетных направлений для концентрации финансовых и административных ресурсов, направленных на формирование устойчивого развития города.
Идея устойчивости или экологического дизайна заключается в том, чтобы гарантировать, что использование нами имеющихся в настоящее время ресурсов не приведет к пагубным последствиям для нашего коллективного благополучия или сделает невозможным получение ресурсов для других приложений в долгосрочной перспективе.
Содержание
Устойчивое использование энергии
Эффективность систем отопления, вентиляции и охлаждения
Со временем были разработаны многочисленные пассивные архитектурные стратегии. Примеры таких стратегий включают расположение комнат или размер и ориентацию окон в здании, а также ориентацию фасадов и улиц или соотношение между высотой здания и шириной улицы для городского планирования.
Ориентация на площадку и здание в значительной степени влияет на эффективность HVAC здания.
В более холодном климате системы отопления являются основным направлением устойчивой архитектуры, поскольку они, как правило, являются одними из крупнейших единовременных отводов энергии в зданиях.
Производство возобновляемой энергии
Солнечные панели
Крыши часто наклонены к солнцу, чтобы фотоэлектрические панели собирали материал с максимальной эффективностью. В северном полушарии ориентация на юг максимизирует выход солнечных панелей. Если истинное направление на юг невозможно, солнечные панели могут производить достаточную энергию, если они расположены в пределах 30 ° к югу. Однако в более высоких широтах выработка энергии зимой будет значительно снижена при ориентации не на юг.
Ветряные турбины
Использование небольших ветряных турбин в производстве энергии в устойчивых конструкциях требует учета многих факторов. С точки зрения затрат, небольшие ветровые установки обычно дороже, чем более крупные ветряные турбины, в зависимости от количества энергии, которую они производят. Для небольших ветряных турбин затраты на техническое обслуживание могут быть решающим фактором на участках с ограниченными возможностями ветрооборудования. На объектах со слабым ветром техническое обслуживание может потреблять значительную часть дохода небольшой ветряной турбины. Ветровые турбины начинают работать, когда скорость ветра достигает 8 миль в час, достигают мощности по выработке энергии на скорости 32–37 миль в час и отключаются, чтобы избежать повреждений на скоростях, превышающих 55 миль в час. Энергетический потенциал ветряной турбины пропорционален квадрату длины ее лопастей и кубу скорости вращения лопастей. Хотя доступны ветряные турбины, которые могут дополнять электроэнергию для одного здания, из-за этих факторов эффективность ветряной турбины во многом зависит от ветровых условий на строительной площадке. По этим причинам, чтобы ветряные турбины были хоть сколько-нибудь эффективными, они должны устанавливаться в местах, которые, как известно, получают постоянное количество ветра (со средней скоростью ветра более 15 миль в час), а не в местах, где ветер бывает периодически. Небольшую ветряную турбину можно установить на крыше. Затем к вопросам установки относятся прочность крыши, вибрация и турбулентность, вызванная выступом крыши. Известно, что малогабаритные ветряные турбины на крышах способны вырабатывать от 10% до 25% электроэнергии, необходимой для обычного домашнего дома. Турбины для бытового использования обычно имеют диаметр от 7 футов (2 м) до 25 футов (8 м) и вырабатывают электроэнергию мощностью от 900 Вт до 10 000 Вт при испытанной ими скорости ветра.
Солнечное водяное отопление
Также существует два типа циркуляции: системы прямой циркуляции и системы косвенной циркуляции. В системах прямой циркуляции вода для бытового потребления проходит через панели. Их нельзя использовать в климате с температурой ниже нуля. Непрямая циркуляция пропускает гликоль или другую жидкость через солнечные панели и использует теплообменник для нагрева бытовой воды.
Водонагреватели электрического сопротивления, которые сегодня широко распространены в домах, потребляют около 4500 кВт · ч в год. Благодаря использованию солнечных коллекторов потребление энергии сокращается вдвое. Первоначальные затраты на установку солнечных коллекторов высоки, но с учетом ежегодной экономии энергии сроки окупаемости относительно короткие.
Тепловые насосы
Тепловые насосы с воздушным источником тепла (ASHP) можно рассматривать как реверсивные кондиционеры. Как и кондиционер, ASHP может забирать тепло из относительно прохладного помещения (например, дома с температурой 70 ° F) и сбрасывать его в жаркое место (например, на улице при температуре 85 ° F). Однако, в отличие от кондиционера, конденсатор и испаритель ASHP могут переключаться между ролями и поглощать тепло из холодного наружного воздуха и сбрасывать его в теплый дом.
Тепловые насосы с воздушным источником недороги по сравнению с другими системами тепловых насосов. Однако эффективность тепловых насосов с воздушным источником тепла снижается, когда температура наружного воздуха очень низкая или очень высокая; поэтому они действительно применимы только в умеренном климате.
Тепловые насосы с наземным источником энергии Energy Star могут быть на 40–60% более эффективными, чем их аналоги с воздушным источником питания. Они также тише и могут применяться для других функций, например, для нагрева воды для бытового потребления.
С точки зрения начальной стоимости, система теплового насоса с грунтовым источником стоит примерно в два раза дороже, чем стандартный тепловой насос с воздушным источником, который будет установлен. Однако первоначальные затраты могут быть более чем компенсированы снижением затрат на энергию. Снижение затрат на энергию особенно заметно в регионах с обычно жарким летом и холодной зимой.
Экологичные строительные материалы
Переработанные материалы
Низколетучие органические соединения
Считается, что экологически чистые продукты содержат меньше летучих органических соединений и лучше подходят для здоровья человека и окружающей среды. Тематическое исследование, проведенное Департаментом гражданской, архитектурной и экологической инженерии Университета Майами, в котором сравнивались три экологически чистых продукта и их неэкологичные аналоги, показало, что даже при том, что как зеленые продукты, так и незеленые аналоги, оба выделяют уровни ЛОС количество и интенсивность выбросов ЛОС из экологически чистых продуктов были намного безопаснее и удобнее для воздействия на человека.
Стандарты экологичности материалов
Управление отходами
Размещение здания
Консультации по устойчивому строительству
Нормы и стандарты были формализованы с помощью систем оценки производительности, например, LEED и Energy Star для домов. Они определяют контрольные показатели, которые необходимо выполнить, и предоставляют метрики и тесты для достижения этих контрольных показателей. Стороны, участвующие в проекте, должны сами определить наилучший подход к соблюдению этих стандартов.
Смена педагогов
Устойчивый урбанизм и архитектура
Устойчивый урбанизм выходит за рамки устойчивой архитектуры и дает более широкий взгляд на устойчивость. Типичные решения включают Эко-индустриальный парк (EIP), Городское сельское хозяйство и т. Д. Международная программа, которая поддерживается, включает Сеть устойчивого городского развития, поддерживаемую ООН-Хабитат, и Eco2 Cities, поддерживаемую Всемирным банком.
Информационное моделирование зданий BIM
Информационное моделирование зданий BIM используется для обеспечения устойчивого проектирования, позволяя архитекторам и инженерам интегрировать и анализировать характеристики здания [5]. Услуги BIM, включая концептуальное и топографическое моделирование, предлагают новый канал зеленого строительства с последовательной и немедленной доступностью внутренне согласованной и достоверной информации о проектах. BIM позволяет проектировщикам количественно оценивать воздействие систем и материалов на окружающую среду для поддержки решений, необходимых для проектирования экологически безопасных зданий.
Критика
В зависимости от точек зрения существуют противоречивые этические, инженерные и политические взгляды.
Нет никаких сомнений в том, что Зеленые Технологии продвинулись в архитектурном сообществе, внедрение данных технологий изменило то, как мы видим и воспринимаем современную архитектуру. Хотя было доказано, что зеленая архитектура демонстрирует значительные улучшения способов жизни как с экологической, так и с технологической точки зрения, остается вопрос, является ли все это устойчивым? Многие строительные нормы и правила были приведены в соответствие с международными стандартами. «LEED» («Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании») подвергается критике за применение гибких правил строительства. Подрядчики делают это, чтобы сэкономить как можно больше денег. Например, здание может иметь солнечные панели, но если инфраструктура ядра здания не поддерживает это, в течение длительного периода времени необходимо будет проводить улучшения на постоянной основе, а само здание будет уязвимо для стихийных бедствий или улучшений. Когда компании прокладывают себе путь к сокращению пути к устойчивой архитектуре при строительстве своих структур, это подпитывает иронию, что «устойчивая» архитектура вообще не является устойчивой. Устойчивость связана с долговечностью и эффективностью.
Этика и политика также играют важную роль в устойчивой архитектуре и ее способности расти в городской среде. Противоречивые точки зрения между инженерными методами и воздействием на окружающую среду по-прежнему являются популярными проблемами, которые находят отклик в архитектурном сообществе. С каждой революционной технологией или нововведением приходит критика легитимности и эффективности, когда и как они используются. Многие из критических замечаний в отношении устойчивой архитектуры отражают не все ее аспекты, а, скорее, более широкий спектр всего международного сообщества.