Жизнеподдерживающее строительство: новый взгляд на энергосбережение

Жизнеподдерживающее строительство: новый взгляд на энергосбережение

Строительство энергоэффективных районов или поселков по сравнению со строительством отдельных демонстрационных энергоэффективных зданий позволяет на принципиально более высоком уровне изучить в реальных условиях энергосберегающие технологии, а также их взаимосвязь с экологическими и социальными условиями.

Архитекторам и инженерам, обычно связанным ограниченными возможностями одного здания, в данном случае обеспечиваются условия и предоставляется возможность дать волю своей фантазии и “проиграть” систему энергосберегающих решений с учетом технических и экономических возможностей проекта.

Идея строительства демонстрационных энергоэффективных районов или поселков родилась и развивалась практически одновременно с идеей строительства отдельных демонстрационных энергоэффективных зданий. Достаточно вспомнить поселок Керава в Финляндии или молодежные поселки вблизи города Сакраменто (штат Калифорния, США), построенные в конце 1970-х — начале 1980-х гг.
Район Viikki (Хельсинки, Финляндия) представляет собой экологически чистую территорию сельского типа площадью 1132 га, которая частично использовалась для научных и экспериментальных целей Технологическим университетом Хельсинки. Строительство демонстрационного энергоэффективного района EkoViikki осуществлялось в соответствии с программой Европейского сообщества Thermie, которая включает в себя девять различных европейских экспериментальных проектов. Руководство финским проектом было возложено на Технологический университет Хельсинки.
Инициаторы проекта пришли к выводу, что нелегко убедить клиента в необходимости экономии энергии, так как обычно это требует дополнительных затрат. Даже если этим затратам предстоит окупиться в течение 10 лет, клиенту это кажется слишком долгосрочной перспективой. Поэтому к новому экспериментальному жилому району Viikki применили новый подход: речь идет не только об экономии энергии, но и об экологическом и социальном аспектах, о долговременности строительства, его влиянии на окружающую среду, то есть о так называемом жизнеподдерживающем (sustainable) строительстве. Целью строительства демонстрационного жилого района Viikki являлось выявление эффективности энергосберегающих технологий в реальных условиях во взаимосвязи с экологическими и социальными аспектами.
Городская структура Viikki характеризуется однородной, компактной организацией, застройка — небольшими одно-трехэтажными зданиями. Низкая однородная структура в совокупности с множеством ограждений от ветра позволяет создать в районе приятный микроклимат.

Проектированию района предшествовал конкурс. Городским советом Хельсинки были разработаны социальные, экологические и энергетические требования, которым должны отвечать проекты.
Социальные требования включают создание городской архитектуры, обеспечивающей высокое качество среды обитания людей, сохранение окружающей среды, создание разнообразных функциональных особенностей жизнедеятельности района, экономичность при поддержании жизненного цикла.
Экологические и энергетические требования включают отказ от использования технологических процессов и источников энергии, загрязняющих окружающую среду, сокращение использования природного топлива, увеличение объема использования возобновляемых источников энергии, повышение качества микроклимата помещений, утилизацию тепла и повторное использование водных ресурсов.
Таким образом, в основе концепции строительства демонстрационного жилого района Viikki лежала идея не только выявления возможностей энергосберегающих технологий, но и подтверждения постулата: качество окружающей среды оказывает непосредственное влияние на качество жизни как дома, так и на рабочем месте или в общественных местах, составляющих основу современных городов. Это выделение социальных аспектов является признанием того факта, что градостроительство и архитектура развиваются и должны развиваться на основе удовлетворения как духовных, так и материальных потребностей людей.
Для оценки проектов был разработан метод, основанный на рассмотрении главных факторов, включенных в понятие sustainable building: влияние проекта на окружающую среду, степень загрязнения и затраты энергии за 50-летний период.
Были повышены общие требования безопасности зданий для здоровья людей, а также требования по степени озеленения. Метод оценки включал обязательные и факультативные показатели проекта. В число обязательных вошли оценка влияния проекта на окружающую среду и затраты энергии. Было определено главное требование так называемой реализуемости проекта: стоимость строительства не должна увеличиться больше чем на 5%.

При проектировании района учитывались местные климатические особенности, способствующие повышению комфортности в застройке и снижению энергетической нагрузки на тепло- и энергоснабжение зданий. Ориентация зданий выбиралась так, чтобы максимально использовать тепло и свет солнечной радиации (ориентация фасадов и большой площади остекления на юг). Размещение галерей для прохода на южной стороне здания улучшает защиту от ветра. Изучено влияние формы и расположения зданий на ветровые потоки.
Застекленные лоджии обеспечивают предварительный подогрев приточного воздуха в холодный период.
Энергоснабжение района обеспечивается комбинацией районного тепло-, электроснабжения Хельсинки и солнечного теплоснабжения. На балконах некоторых многоэтажных домов планируется установка фотоэлектрических панелей.
При проектировании систем отопления и вентиляции жилых домов были применены следующие технические решения, повышающие их энергетическую эффективность: использование тепла обратной воды системы теплоснабжения для напольного отопления, утилизация тепла удаляемого воздуха, индивидуальная механическая вентиляция с рекуперацией тепла раздельно для каждой квартиры, повышение эффективности систем естественной вентиляции за счет специальной конструкции дефлекторов, вентиляция помещений при помощи предварительного подогрева наружного воздуха, подаваемого через окна специальной конструкции или остекленные балконы, использование низкотемпературных отопительных систем, использование солнечных коллекторов, подключенных к магистралям горячей воды, использование счетчиков тепла и индивидуальный контроль температуры в каждом помещении.
Жилые дома оборудованы центральными и поквартирными системами механической вентиляции с эффективными теплообменниками и системами естественной вентиляции. В центральной механической системе вентиляции теплообменник располагается на чердаке здания, в поквартирной устанавливается в каждой квартире. Часть зданий оборудована системой естественной вентиляции. Приток воздуха осуществляется через специальные приточные устройства в стене, расположенные за отопительными приборами, или через окна со специальным устройством для забора наружного воздуха. Наружный воздух протекает между оконными стеклами и таким образом подогревается. Вытяжка осуществляется через вытяжной канал, оборудованный на конце дефлектором особой конструкции.

Отопление в зданиях — центральное, с подключением к районному теплоснабжению Хельсинки. Отопительные приборы — радиаторы и теплые полы. Солнечные коллекторы в основном используются для приготовления горячей воды. Использование солнечных коллекторов, подключенных к магистралям горячей воды системы централизованного теплоснабжения, обеспечивает экономию энергии на нагрев горячей воды на 61%.
В соответствии с повышенными требованиями к теплозащите ограждающих конструкций последние были выполнены из энергосберегающих материалов с эффективной теплоизоляцией: наружные стены — из изготовленных в заводских условиях деревянных элементов, слоистая фасадная облицовка выполнена с использованием бумаги, изготовленной из бумажных отходов. Конструкция пола представляет собой комбинацию системы напольного отопления с сохраняющим тепло бетонным основанием.
Система тепло- и энергоснабжения жилого района Viikki помимо подключения к городским сетям централизованного тепло- и электроснабжения включает в себя крупнейшую в Финляндии установку утилизации солнечной энергии. При разработке этого проекта были применены новейшие концепции использования солнечной энергии и интеграции солнечных систем в здание.
Система солнечного теплоснабжения состоит из восьми установленных на зданиях солнечных коллекторов общей площадью 1248 м2. Эти солнечные нагревательные системы обеспечивают централизованное теплоснабжение и в некоторых случаях производят также обогрев помещений при помощи систем подогрева пола. В жилом районе Viikki демонстрируются новые солнечные комбинированные системы, интеграция коллектора с крышей, системы пассивного использования солнечной радиации, параллельное использование систем солнечного обогрева и систем централизованного теплоснабжения, в солнечных коллекторах используются модули большой площади (с размером блока коллектора 10 м2).
Солнечные коллекторы встроены в конструкцию крыши жилого дома. Эти коллекторы установлены под углом 47°-60°. Такие углы оптимальны, так как они соответствуют углу падения солнечных лучей осенью, зимой и весной, когда имеется наибольшая потребность в энергии. Для лучшего поглощения тепла солнечной радиации в зимние месяцы все здания длинными фасадами ориентированы на южную и юго-западную сторону. Здания спроектированы таким образом, что все дворы некоторое время освещаются солнцем до вечера.

Дома и отдельные площадки подключены к городскому водопроводу и канализационной сети. Жилища оборудованы устройствами экономии воды и раздельными счетчиками расхода воды. Дождевая вода с крыш фильтруется и направляется в резервуары для полива. В малом масштабе применяется разделение и использование сточных вод. Согласно требованиям охраны здоровья, перед повторным использованием сточные воды очищаются. Между домами прокладывается сеть биологических каналов, включающая фильтрационные пруды для сточных вод и резервуары для полива. Методы снижения расхода воды предусматривают индивидуальный подход к взиманию платы за потребляемую воду, использование сантехоборудования, экономящего воду, и раздельных счетчиков расхода воды, а также общие сауны и прачечные вместо индивидуальных.
В заключение — об удалении и повторном использовании отходов. В экологической жилой зоне отходы рассматриваются как вид ресурса, поэтому удаление отходов там заменено на технологию повторного их использования. Повторное использование биологических отходов производится в самой жилой зоне благодаря наличию больших участков, предназначенных для применения компостного гумуса. Не допускается образование дополнительных отходов, поощряется повторное использование отходов на месте. Отходы сортируются на месте и собираются таким образом, чтобы причинить минимум вреда окружающей среде.

По материалам АВОК
Подготовил Владимир ДАНИЛОВ