О. В. Бумаженко
18.04.2015 г.

  На главную раздела "Научные работы"


          Наиболее существенным результатом приведенного сопоставления путей и средств повышения энергоэффективности архитектурных объектов может быть тезис об их сущностном единстве: энергоэкономичные и энергоактивные здания (в т.ч. на основе и активных, и пассивных энергосистем), несмотря на очевидные различия приоритетных подходов и путей, в целом ориентированы на решение общей энергетической проблемы, представляя, разные ее аспекты и выражая разные уровни энергетической организации объектов строительства; максимальный эффект будет достижим только при комплексном, объединяющем все эти уровни, подходе к решению проектных задач и использовании всего арсенала доступных средств. Дифференцирование единого процесса энергоэффективного строительства на разные направления связано, по всей видимости, со все еще экспериментальным характером данной деятельности, требующим известной "чистоты", а следовательно, отработки сравнительно небольших и близких по сути групп приемов и средств решения поставленных задач. Не менее важное значение имеет и экономический фактор, определяющий реальные приоритеты в архитектурно-строительном процессе, определяемые состоянием хозяйственных структур общества и уровнем подготовленности массового сознания. Общая природа явлений, связанных с энергоэффективностью зданий, несмотря на различия в используемых средствах, позволяет, тем не менее, сформулировать общие, базовые принципы проектирования энергоэффективных зданий (по Н.Селиванову,[15]).
    
          I. На уровне градостроительства:

          1) выявление благоприятных и неблагоприятных с энергетической точки зрения факторов внешней среды (природно-климатических и антропогенных) в районе строительства и оценка их возможных воздействий на энергетический баланс проектируемого объекта (в т.ч. с целью использования в качестве источника энергии);

          2) выбор площадки строительства с наибольшим потенциалом энергетически благоприятных факторов и наиболее высокой степенью естественной защищенности от неблагоприятных;

          3) целенаправленное использование существующих и организация новых природных и антропогенных форм ландшафта с целью концентрации энергетически благоприятных и защиты от неблагоприятных воздействий факторов внешней среды.

          II. На уровне объемно-планировочного решения:

          1) повышение компактности объемных форм зданий с целью снижения удельной площади поверхности теплоотдачи;

          2) оптимизация формы и ориентации объекта, направленная на максимальное использование благоприятных и нейтрализацию неблагоприятных воздействий внешней среды в отношении энергетического баланса здания;

          3) обеспечение объемно-пространственной трансформативности здания как средства адаптации к меняющимся воздействиям внешней среды;

          4) включение (предусмотрение возможности включения) в объемно-пространственную структуру здания элементов, обеспечивающих приток и эффективное использование энергии внешней среды;

          III. На уровне конструктивного решения:

          1) повышение изолирующих свойств ограждений с целью снижения их нерегулируемой энергетической проницаемости;

          2) придание конструкциям здания дополнительных функций (введение дополнительных конструктивных элементов), обеспечивающих эффективное распределение внешних и внутренних энергетических потоков в процессе эксплуатации объекта;

          3) обеспечение геометрической трансформативности конструкций как основных средств адаптации объекта к изменению условий внешней среды.

          IV. На уровне инженерно-технического обеспечения:

          1) снижение энергопотребления системами инженерно-технического обеспечения зданий и территорий за счет улучшения их технико-эксплуатационных параметров;

          2) утилизация вторичных энергетических ресурсов, образующихся в процессе функционирования систем инженерно-технического обеспечения зданий и территорий;

          3) обеспечение автоматического контроля и регулирования процессов распределения энергии в системах инженерно-технического обеспечения зданий.

          Очевидно, что данный комплекс принципов полностью согласуется с общими принципами, предполагаемыми экологическим подходом к архитектурно-градостроительному проектированию в целом (к примеру, адресует к бионическим принципам организации, конструирования и формообразования) но отражает сущностную специфику энергетических аспектов этого процесса. Это обстоятельство дает основание вновь отметить, что проблемы оздоровления среды обитания и оптимизации ресурсопотребления, как два основных фактора, определяющие обективные изменения в современном архитектурно-строительном процессе, тесно взаимосвязаны и имеют много общего в путях и средствах решения.

          Таким образом, обобщая опыт анализа и решения рассмотренных выше общих проблем, определяющих характер и направленность современного архитектурно-строительного процесса, учитывая, как показывают приведенные факты и цифры, их актуальность для российского строительного комплекса, стоящего перед проблемой выбора путей преодоления глубокого кризиса и ориентации в новых социально-экономических условиях, необходимо выделить следующее.

          1. Строительство и эксплуатация зданий и поселений представляет собой комплекс наиболее активных форм антропогенных воздействий на природную среду, является наиболее ресурсоемкой сферой хозяйственной деятельности, а потому главной сферой приложения усилий по кардинальному оздоровлению биосферы.

          2. Важнейшими факторами, тесно взаимосвязанными и определяющими наиболее значимые тенденции в развитии современного архитектурно-строительного процесса являются:

          - угроза глобальной экологической катастрофы, обусловленная нарастающими темпами деградации природной среды вследствие несбалансированности антропогенных воздействий и низкой эффективности природопользования, а также связанное с этим повсеместное ухудшение качества среды обитания людей;

          - энергетический кризис, обусловленный высоким энергопотреблением в строительно-эксплуатационной сфере деятельности на фоне объективного удорожания традиционно используемых энергоносителей (нефтепродуктов, газа, угля и т.п.);

          - отчетливо обозначившаяся перспектива исчерпаемости некоторых жизненно важных минеральных и традиционных энергетических ресурсов.

          3. Обусловленные этими факторами фундаментальные экологические требования к строительству определяют основные направления развития архитектурно-строительного процесса:

          - экологически целесообразное регламентирование и перераспределение антропогенных нагрузок и воздействий на природную среду (в целях установления и поддержания экологического равновесия между естественными и искусственными компонентами) посредством ужесточения природоохранного законодательства в области строительства, экологического зонирования территорий, ограничения плотности населения в соответствии с экологическими характеристиками ландшафтов, перехода к мало- и безотходным промышленным и строительно-эксплуатационным технологиям, контекстным (относительно природной среды) объемно-пространственным и конструктивным решениям, которые не вызывают значительных изменений физико-химических параметров среды, и прежде всего, грунтов и почв (их плотности, воздухо- и влагонасыщенности, химического состава и т.д.);

          - снижение объемов потребления исчерпаемых энергетических и других природных ресурсов, а также высокоэнергоемких материалов в нуждах строительно-эксплуатационной деятельности посредством их экономии за счет сокращения потерь при производстве, транспортировке и расходовании, совершенствования градостроительных, объемно-планировочных, конструктивных, инженерно-технических решений, в частности, на основе оптимизации сроков эксплуатации объектов в соответствии с прогнозируемыми темпами их функционального и морального старения, утилизации вторичных ресурсов, а также ориентации на широко распространенные (в частности, местные) и возобновляемые ресурсы (наиболее популярным строительным материалом сегодня вновь становится древесина, известные недостатки которой удается устранить с помощью современных технологий);

          - повышение психофизиологического комфорта жизнедеятельности людей посредством качественного улучшения функциональных, санитарно-гигиенических, микроклиматических и эстетических параметров среды обитания, в т.ч. за счет совершенствования функционально-пространственной структуры архитектурно-градостроительных объектов, повышения их функциональной насыщенности и адаптивности (среда как многоуровневая система динамичных многофункциональных комплексов), использования растительности как важнейшего для всех пространственных уровней средообразующего фактора, отказа от использования в строительстве технических устройств, материалов и конструкций, отрицательно влияющих на здоровье людей и др.

          4. Близость природного окружения и его характер становятся главными критериями, определяющими качество среды обитания (в особенности, жилой и производственной), ее потребительскую ценность (а следовательно, коммерческую стоимость), что предопределяет тенденцию к усилению значения природных ландшафтов в средообразовании, выражающуюся сегодня в процессе субурбанизации городов. Кроме того, комплекс ценнейших оздоравливающих и энергорегулирующих свойств растительности предполагает необходимость активного функционального озеленения не только территорий, но и самих зданий (пристенное вертикальное озеленение, грунтовые и дерновые кровли - см.рис.*), как проектируемых, так и существующих.

          5. Наиболее комплексным способом решения большинства задач, возникающих при движении в указанных выше направлениях, оказывается снижение этажности застройки. Известно, что многоэтажные (более 9-ти этажей) здания сегодня обходятся гораздо дороже обычных (за счет усиления конструкций и оснований, устройства лифтов, принципиально иной организации эвакуационных путей, повышенной мощности инженерного оборудования и др.). Однако, сегодняшние расчеты не учитывают целого комплекса отрицательных воздействий (в основном, аэродинамических и гравитационных), которые оказывают и испытывают эти здания относительно внешней среды и которые делают невозможным обеспечение одинаково комфортных условий в нижних и верхних этажах одинаковыми средствами, предопределяют необходимость устройства сверхгерметичных наружных ограждений и, наконец, дорогостоящей искусственной вентиляции. Кроме того, сверхмасштабы таких зданий и необходимость качественной инсоляции помещений и территорий приводит к образованию гипертрофированных пространств, требующих больших средств для ухода и, как правило, не способных обеспечить ни психологический, ни микроклиматический комфорт.

          Всех этих недостатков лишена застройка малой и средней этажности, которая кроме всего прочего, более мобильна и социально (в силу более широкого диапазона стоимости). Несколько худшие энергетические характеристики небольших зданий, определяемые их более низкой объемной компактностью, с большим резервом покрываются широкими возможностями регулирования воздействий внешней среды, которые предоставляют различные ландшафтные средства. Т.о. тенденция к увеличению удельных объемов строительства зданий малой и средней этажности (всех типов) носит объективный характер и находит все более широкое распространение.

          6. Главным условием преодоления глобального кризиса в отношениях "человек - среда" признается целенаправленное формирование нового - экологического - типа общественного сознания, предполагающего смену традиционных норм поведения человека в отношении природной среды и потребления природных ресурсов; в строительно-эксплуатационной деятельности экологическое сознание определяет принципы альтернативного – экологического – строительства.

          7. Процесс смены общественного сознания (потребительских и предпринимательских стереотипов) необходимо стимулировать совместными усилиями законодательной власти, деятелей науки и культуры; наиболее важной задачей в этом направлении является создание и широкое пропагандирование, популяризация как можно большего числа доступных для понимания и оценки населением примеров экологически, экономически и социально эффективной проектно-строительной и другой сопряженной с ней деятельности, а главным стимулом к экологизации хозяйственной деятельности и норм потребления должен стать экономический фактор (льготное налогообложение и государственное влияние на ценообразование в области энергетики, строительства и эксплуатации зданий, производства строительных конструкций и материалов, государственные субсидии, долгосрочные кредиты с низкой процентной ставкой и т.п.

          8. Определяемый сменой ценностных ориентиров потребителя и объективной необходимостью оздоровления среды обитания процесс выравнивания качественных параметров мест жительства, отдыха и приложения труда (на основе глубокой интеграции природных и антропогенных компонентов среды в виде природно-технических систем) обусловливает целесообразность перехода в архитектурном и градостроительном проектировании к принципу гибкого функционального зонирования, предполагающего многофункциональность и многовариантность использования территорий и обеспечивающего значительную экономию пространственных, а вместе с тем и многих других видов ресурсов: относительное увеличение размеров первичных территориально-пространственных элементов (помещений, земельных участков) позволяет обеспечить их повышенную функциональную "емкость", улученные показатели комфортности (в т.ч. за счет активного функционального озеленения), а следовательно, известную локальность осуществления широкого спектра функциональных процессов, что устраняет необходимость дополнительного выделения для некоторых из них специальных пространств и территорий (например, высокие качественные характеристики среды, образованной малоэтажной, и особенно, индивидуальной городской застройкой, устраняют потребность в дополнительном загородном жилье). С другой стороны, многофункциональность и многовариантность использования пространств и территорий предполагает их потенциально высокую планировочную гибкость, что обеспечивается высокой степенью трансформативности пространств и предопределяет необходимость широкого использования трансформирующихся конструкций.

          9. Базовым методом, определяющим экологическую эффективность строительства, следует признать метод природно-технического комплекса (по В.Красильникову), который рассматривает объект и окружающие его пространства как единый биоэнергетический организм и предполагает организацию среды в виде целостной многоуровневой пространственно-временной природно-технической системы; при ее проектировании первостепенное значение приобретает поиск путей и средств обеспечения сбалансированности природных и антропогенных процессов во времени, т.е. поддержания экологического равновесия.

          10. Основные качественные параметры среды, ее природно-климатические (в т.ч. энергетические) характеристики и ресурсы, антропогенные факторы, условия и средства их естественного или принудительного изменения во времени должны стать важнейшим предметом проектирования: проектные решения должны приниматься на основе составления и тщательного анализа экологической модели структуры пространства и определять экологически безопасный и экономически эффективный режим функционирования объекта в данной среде.

          11. Экологические аспекты производства и потребления энергии, как главный фактор, определяющий эффективность всех видов хозяйственной деятельности, имеют первостепенное значение и в строительно-эксплуатационной сфере, что находит выражение в приоритетном характере задач по улучшению энергетических параметров зданий при проектировании и обусловливает выделение и опережающее развитие в рамках экологического строительства строительства энергоэффективного; при этом оценка эффективности принимаемых проектных решений определяется, преимущественно, их эксплуатационными характеристиками, а наибольший экологический и социально-экономический эффект следует ожидать от экологической, и прежде всего, энергетической реконструкции существующего фонда недвижимости. Экологическая реконструкция населенных мест - главная задача, стоящая сегодня перед мировым сообществом и, в частности, Россией. При этом первостепенное значение имеет экологическая реконструкция промышленных зон, в особенности, "индустриальных поясов" старых городов. Практика такой реконструкции известна как создание "промышленных парков").

          12. Наиболее успешное решение комплекса экологических и энергетических задач в строительстве обеспечивается использованием, по возможности, более широкого спектра средств на основе системного подхода к анализу существующих (в т.ч. природных) и формированию новых функционально-пространственных структур, комплексного учета и использования местных природно-климатических условий и применения бионических принципов организации, конструирования и формообразования (как эволюционно выработанных, и следовательно, наиболее эффективных способов адаптации к условиям внешней среды).

          13. Выбор путей и средств повышения энергоэффективности архитектурно-градостроительных объектов определяется анализом и учетом в процессе проектирования и строительства конкретных для данных условий групп факторов (природных, социально-экономических и др.), характеризуя, в целом, уровень энергоэффективности здания.

          На начальном уровне в проектах предусматривается комплекс энергосберегающих мероприятий, направленных, преимущественно, на снижение энергопотерь и утилизацию вторичных энергетических ресурсов, имеющихся в здании, что позволяет характеризовать его как энергоэкономичное и ограничивает область однозначно целесообразного распространения сферой реконструктивных мероприятий.

          На более высоком уровне предусматривается не только экономия энергии, но и привлечение ее дополнительных возобновляемых источников из окружающей среды посредством соответствующих, преимущественно, ландшафтно-градостроительных, объемно-планировочных и конструктивных решений, которые позволяют обеспечить максимальный сбор природной энергии и тем самым покрывать более половины энергопотребностей объекта; высокие эксплуатационные качества, простота использования и сравнительно невысокая стоимость этих - пассивных - систем энергоснабжения зданий определяет целесообразность их повсеместного применения и наибольшую экономическую эффективность на современном уровне развития общественного сознания и технологий.

          Наконец, полностью покрыть энергопотребности объекта использованием энергии природной среды позволяет устройство при нем специальных технических (активных) систем, к примеру, на основе гелиоколлекторов или тепловых насосов. Объективная необходимость широкомасштабного привлечения ресурсов природной среды к энергообеспечению практически всех типов зданий стимулирует научно-технические разработки в данном направлении, питает быстро прогрессирующую тенденцию к удешевлению активных систем при одновременном росте их производительности и дает основание для прогнозирования их повсеместного распространения в будущем.

          Таким образом, простой анализ данных обстоятельств позволяет говорить о возможности, необходимости и неизбежности наращивания энергетической эффективности одного и того же здания в расчетный период его эксплуатации (который составляет, в среднем, от 30 до 100 лет), а также и предполагать максимальную эффективность комбинированных - объединяющих активные и пассивные средства - систем использования энергии природной среды, что требует соответствующих, обеспечивающих реализацию этих возможностей различными средствами, проектных решений. Математический аппарат для расчета, конструирования и экономической оценки энергетической эффективности зданий, разработан достаточно подробно как отечественными, так и зарубежными специалистами, и широко освещается в специальной литературе, в т.ч. в специальных периодических изданиях [1,7,8,9,13,16].

          14. Наиболее важной задачей при проектировании зданий, использующих энергию природной среды, является поиск путей и средств эффективного управления процессами распределения энергетических (воздушных, тепловых, световых и др.) потоков внутри полезного объема с целью поддержания оптимальных микроклиматических параметров помещений в условиях циклических (суточных, сезонных) и периодических (облачность, осадки) изменений параметров внешней среды. При этом лучшие результаты достигаются только при наличии развитой и, по возможности, автоматизированной системы вспомогательных - следящих, контролирующих и регулирующих – устройств – в виде различных приборов и подвижных конструктивных элементов (экранов, “ловушек” и т.п.).

          15. Реализация принципов экологического (в т.ч. энергоэффективного) строительства, обусловленных реструктуризацией ценностных ориентиров как индивидуального, так и общественного сознания, сопровождающаяся существенными изменениями в постановке проектных задач, выборе подходов и средств их решения ведет к формированию качественно иной архитектуры, естественным путем отображающей региональные природно-климатические и в значительной мере определяемые ими культурно-бытовые особенности жизни людей; архитектуры, обеспечивающей более гармоничные, а значит, комфортные условия проживания при меньшем потреблении исчерпаемых природных ресурсов. Экологичность приобретает значение первостепенной морально-эстетической ценности, а ключевым фактором средообразования становится эффективная организация энергетических процессов в пространстве. Более того, учитывая весь комплекс изменений, происходящих в сознании и хозяйственной деятельности людей и выражающихся, в частности, активным ростом масштабов экологического строительства, можно говорить о явлении экологической революции [7], наблюдающемся во многих странах с различным уровнем социально-экономического развития.

          16. Архитектурной концепцией, наиболее комплексно рассматривающей экологические, энергетические, социально-экономические и культурологические аспекты современного строительства, демонстрирующей высокое качество результатов, значительный культурный и экономический потенциал, является концепция биоклиматической архитектуры, которая заслуженно приобретает все большую популярность в среде зарубежных специалистов и потребителей. Среди важнейших предпосылок этого явления следует отметить ее программную ориентацию на активное изучение и использование:

          - природных механизмов обеспечения эффективной жизнедеятельности системы, в основе которых лежит оптимизация функционально-пространственной структуры системы в контексте среды, объемных и конструктивных характеристик ее оболочки, что обеспечивает надежность и простоту функционирования системы в целом;

          - местных строительных традиций, содержащих множество оригинальных эволюционно выработанных, а значит, проверенных временем приемов эффективной адаптации искусственных объектов к природно-климатическим условиям их функционирования [2,9], что помимо энергетических позволяет решать важные социальные и художественные проблемы современного строительства, связанные с культурной преемственностью и эстетикой среды.

          17. Тревожные тенденции, связанные с исключительной ориентированностью проектирования на социально-экономические и эстетические аспекты средообразования наблюдаются в российском архитектурно-строительном процессе. Отчасти это обусловлено общим культурным и экономическим кризисом. В частности, государственное финансирование разработок в области экологического строительства было существенно сокращено (или прекращено вовсе). Платежеспособный потребитель оказался неподготовленным к оценке продуктов экологического проектирования (к примеру, все еще не преодолен стереотип оценки экономичности проекта по капитальным, а не эксплуатационным затратам; часто дефицит средств толкает к принятию проектов с крайне низкими эколого-энергетическими характеристиками). Наконец, уровень инженерно-технической и экономической подготовки большинства практикующих архитекторов и проектировщиков явно не достаточен для эффективного использования научного аппарата экологического строительства и мн.др. Таким образом, необходимо сознательно стимулировать процессы экологизации сознания в российском обществе, активно пропагандировать общественные ценности экологического строительства, искусственно формировать спрос на данный тип продуктов и обеспечивать коммерческую привлекательность деятельности по их производству и обслуживанию. Кроме того, необычайно важно обеспечить возможность повышения квалификации отечественных специалистов по вопросам маркетинга, менеджмента и инженерного проектирования в области экологического строительства, как имеющего ряд очевидных специфических отличий от традиционного. Активные действия в данном направлении - первейшее условие успешной качественной модернизации строительной, а как следствие и других отраслей, российской экономики.

*Автор не смог прислать рисунки ввиду давности написания отчета.

В начало                             Список литературы. Общие выводы
 

Добавить комментарий Сообщение модератору


Защитный код
Обновить