CC BY
116
Вестник Евразийской науки / The Eurasian Scientific Journal https://esj.today 2018, №4, Том 10 / 2018, No 4, Vol 10 https://esj.today/issue-4-2018.html URL статьи: https://esj.today/PDF/63SAVN418.pdf Статья поступила в редакцию 27.08.2018; опубликована 15.10.2018 Ссылка для цитирования этой статьи:
Султанова А. Архитектурное формирование современных комплексов, предприятий и сооружений растениеводства // Вестник Евразийской науки, 2018 №4, https://esj.today/PDF/63SAVN418.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ.
For citation:
Sultanova A. (2018). Architectural formation of modern plant-growing complexes, enterprises and structures. The Eurasian Scientific Journal, [online] 4(10). Available at: https://esj.today/PDF/63SAVN418.pdf (in Russian)
УДК 725 ГРНТИ 67.07.01
Султанова Айнур
ФГБОУ ВО «Московский архитектурный институт (государственная академия)», Москва, Россия
Аспирант 3 курса кафедры «Архитектуры сельских населенных мест» Магистр искусствоведческих наук по специальности «Архитектура»
E-mail: [email protected]
Архитектурное формирование современных комплексов, предприятий и сооружений растениеводства
Аннотация. В статье рассмотрены основные факторы, влияющие на архитектуру предприятий, комплексов и сооружений растениеводства: природно-климатические условия, используемый источник обогрева, особенности ландшафта и окружающей застройки, применяемая технология выращивания, архитектурно-конструктивные системы. Определена роль энергоэффективных технологий в формировании архитектуры комплексов, предприятий и сооружений растениеводства. Обозначены тенденции развития архитектурной типологии объектов культивационного назначения. Автором представлены и классифицированы схемы современных приемов размещения объектов растениеводства в структуре зданий и поселений. Статья является частью диссертационного исследования автора «Архитектурное формирование зданий и сооружений растениеводства на основе инновационных технологий».
Сельское хозяйство оказывает значительное воздействие на окружающую среду. В основном это обусловлено тем, что достаточно внушительные территории уходят под занятие данным видом деятельности, последствием которого являются изменения в ландшафте планеты. Таким образом, используемые территории со временем теряют свои отличительные природные характеристики.
Рациональное использование энергии, а также применение безопасных для окружающей среды технологий, представляют собой важные аспекты в направлении устойчивого развития. Тема внедрения инновационных технологических решений в архитектуру зданий и сооружений растениеводства, актуальна как с экологической позиции, так и с точки зрения формирования и развития архитектуры объектов растениеводства и поселений в целом.
Одной из главных проблем агропромышленной отрасли является тяжесть и нерентабельность сельскохозяйственного труда, результатом которых становится отток молодежи из сельской местности, а, следовательно - потеря перспектив ее развития. В настоящее время в рамках устойчивого развития - создание объектов растениеводства,
отвечающих современным экологическим требованиям, и облегчение сельскохозяйственного труда является одним из актуальных направлений агропромышленной отрасли.
Ключевые слова: предприятия растениеводства; архитектурное формирование предприятий растениеводства; здания и сооружения растениеводства; типология объектов растениеводства; культивационные здания и сооружения; тенденции развития архитектуры зданий и сооружений растениеводства; безотходные предприятия
Увеличение численности людей на Земле становится причиной расширения сельскохозяйственных территорий, что приводит к разрушению природных экосистем, а также образованию большого количества бросовых земель и экологических проблем. Актуальность темы архитектурного формирования современных комплексов, предприятий и сооружений растениеводства обусловлена необходимостью технологического развития агропромышленной отрасли и повышением ее экономической эффективности, а также улучшения экологических показателей объектов растениеводства. Представленная статья является частью диссертационного исследования автора «Архитектурное формирование зданий и сооружений растениеводства на основе инновационных технологий».
Архитектурное формирование предприятий, комплексов и сооружений растениеводства может быть прослежено на различных уровнях материально-пространственной среды: жилом доме (как малоэтажном, так и многоэтажном), производственной ферме, агропромышленном комплексе, территориально-производственном комплексе, небольшом поселении или мегаполисе.
Издревле традиционная усадьба в первую очередь была многоотраслевым предприятием. В аграрном производстве на каждом этапе технологического развития межхозяйственные связи и связь с промышленностью существовали в различных формах. Основной аспект формирования современных безотходных объектов растениеводства - это комбинация многоотраслевого производства с внутрихозяйственной переработкой отходов [1].
Современные предприятия растениеводства формируются на основе таких факторов, как: социально-функциональный, архитектурно-художественный и инженерно-конструктивный. Все задачи, возникающие в результате действия одного из факторов, должны решаться с учетом прочих. В процессе архитектурного формирования современных объектов культивационного назначения большую роль играют научно-технический прогресс, энергосбережение и экология. Инженерно-технические разработки и использование альтернативных источников энергии в проектировании порой являются отправной точкой архитектурного формообразования растениеводческих зданий и сооружений (рис. 1) [2].
Рисунок 1. Тенденции развития архитектуры зданий и сооружений растениеводства (составлено автором)
Типология и архитектурное формирование зданий и сооружений растениеводства зависят от следующих факторов:
1. Природно-климатические условия - это основной фактор, ставший причиной возникновения культивационных сооружений, и влияющий на их формирование, на всех этапах архитектурного проектирования. Основные аспекты климата местности, воздействующие на объекты растениеводства: солнечная радиация, осадки, ветер, влажность воздуха [3].
2. Источник обогрева. Существует два способа обогрева культивационных объектов: активный и пассивный. Активный способ включает в себя обогрев с помощью солнечных батарей, коллекторов, биогазовых установок и ветрогенераторов. К пассивным способам обогрева относятся естественная инсоляция, обогрев теплой сбросной водой энергетических или промышленных предприятий, биоподогрев (использование компоста) [4].
3. Особенности ландшафта и окружающей застройки. Основными характеристиками рельефа местности являются уклон и его ориентация по сторонам света. Градостроительная ситуация и окружающая застройка определяют объем и архитектурную форму культивационных сооружений.
4. Технология выращивания. Системы выращивания подразделяются на стационарные, контейнерные и конвейерные. Тепличные сооружения могут быть горизонтальные, вертикальные и наклонные. В каждом из типов предприятий растениеводческой отрасли возможно применение той или иной системы выращивания, что и определяет большое разнообразие архитектурно-планировочных композиций культивационных зданий, сооружений и комплексов.
5. Архитектурно-конструктивные системы. Значительное влияние на формирование растениеводческих зданий и сооружений оказывают архитектурно-конструктивные системы и используемые строительные материалы.
6. Принципы энергосбережения в сооружениях растениеводства. Уменьшение потери тепла в зависимости от вида теплоизоляции.
При проектировании зданий и сооружений растениеводства целесообразно максимально использовать полезные для полноценного развития растений факторы климата. Создание благоприятного микроклимата для выращивания растений является главным назначением культивационных зданий и сооружений, поэтому естественная инсоляция - это один из основных факторов, влияющих на их архитектурную форму. Солнечная радиация обеспечивает фотосинтез растений и является естественным источником тепла.
Проблема естественного освещения теплиц состоит в максимальном использовании имеющихся ресурсов светового климата местности для создания в растениеводческих сооружениях оптимальных условий освещенности, посредством разработки рациональных объемно-пространственных решений культивационных зданий и сооружений. Форма и конструкция здания или сооружения растениеводства должны иметь такую форму и ориентацию, при которой возможно максимально улавливать солнечные лучи в зимний период. В летние месяцы та же форма должна давать возможность снизить температуру воздуха в помещениях. Недостаток естественной инсоляции можно компенсировать искусственным освещением растений, особенно в северных широтах, где показатель солнечной радиации довольно низкий [5].
Развитие агропромышленной отрасли и энергетические установки для поддержания необходимого микроклимата невозможно без использования систем возобновляемых источников энергии (ВИЭ). За рубежом уже накоплен достаточный опыт проектирования и
строительства объектов, в которых сочетаются архитектурная форма и инженерно-технические установки систем ВИЭ.
К возобновляемым источникам энергии можно относить только те источники, расход которых не влияет на равновесие ресурсов в природной среде или не превышает их восполнения в природе. Использование солнечной энергии, энергии земного ядра, энергии воздушных потоков, энергии химических реакций - относится к возобновляемым источникам энергии, их объем не изменится в ближайшем будущем. Энергетический потенциал этих энергетических источников значительно различаются между собой, но происходят они в результате работы вышеуказанных явлений [6].
На сегодняшний день технологии, использующие возобновляемую энергию, еще находятся на начальной стадии своего развития. С каждым днем растет число технологий, использующих альтернативную энергетику. Причиной такого развития можно назвать широкий спектр видов возобновляемой энергии, а также способов их применения и сохранения.
Энергоэффективность для каждого из видов ВИЭ зависит от определенных параметров
среды:
• для биотопливной энергии важными аспектами являются специфика топлива, а также производства или хозяйства, питающего биотопливные установки, водные ресурсы и качество почвы;
• для гидроэнергии важными параметрами считаются расходный объем и давление водного потока;
• для солнечной энергии важными аспектами являются облачность, угол падения света, и величина фотометрии (облученности);
• для ветровой энергии важными параметрами среды являются скорость и постоянство воздушного потока, а также высота, на которой находится установка;
• для волновой энергии важными аспектами являются скорость движения воды и высота волны;
• для тепловой энергии важной является разница температур воды или земли на глубине и на поверхности [6];
• для грозовой энергии важным параметром является частота ударов молний в год на 1 квадратный километр.
Источником энергии будущего можно назвать космическую энергию. Японские ученые разрабатывают энергетические установки, работающие на основе фотоэлектрических элементов. Такие установки планируют располагать на Луне или земной орбите. Электроэнергия будет доставляться на Землю с помощью микроволнового фонирования [7].
Архитектура современных предприятий растениеводства формируется на основе максимального улавливания возобновляемой энергии, а также на создании гибридных энергетических систем. Размеры систем ВИЭ можно уменьшить за счет многофункциональности каждого из составляющих элементов гибрид-системы [8].
Биогазовые установки являются составной частью в цепи безотходного производства и отвечают за утилизацию отходов растениеводческих предприятий. При помощи переработки отходов предприятий растениеводства и животноводства получают биогаз (метан). Газ по трубам направляется для использования в бытовых или производственных целях. Использование отходов в качестве источников энергии является одним из важных направлений повышения экологичности производства. Элементы, составляющие биогазовые установки
(метантенки, газгольдеры и т. д.), имеют довольно выразительную архитектурную форму и могут разнообразить композиции застроек и генпланов агропромышленных комплексов и предприятий по следующим принципам:
• противопоставление динамичных и статичных архитектурных форм (инженерных и производственных зданий и сооружений);
• второстепенная роль архитектурной формы инженерных сооружений по отношению к объемно-пространственной композиции производственного комплекса;
• расстановка инженерных сооружений в пространстве на ритмической организации архитектурной композиции агропромышленного комплекса [4].
Природные условия местности: ландшафт, гидрологические и геологические характеристики территории определяют размер и форму культивационных зданий и сооружений. Объемно-пространственные параметры зданий и сооружений растениеводства, главным образом, зависят от величины уклона участка строительства и его ориентации по сторонам света.
Площадки на склонах, ориентированных на юг, восток и юго-восток, наиболее благоприятны для строительства культивационных зданий и сооружений. Светопрозрачные сооружения, построенные на западных и юго-западных склонах, перегреваются в летнее время года. В сооружениях, построенных на северных склонах, наблюдается снижение освещенности и повышение энергетических расходов на отопление [5].
Гидрологические и геологические факторы влияют на размещение предприятий растениеводства с точки зрения соблюдения санитарно-гигиенических и технологических требований. К геологическим факторам относятся физико-механические характеристики грунтов и особые условия строительства (сейсмичность, опасность схода лавин, оползней, возможность подтоплений, вечномерзлые грунты).
Размещение предприятий растениеводства также зависит от назначения предприятия, его мощности, используемых технологий выращивания растительной продукции, вида собственности, инженерной инфраструктуры и градостроительной ситуации. В современной архитектурной практике используют несколько приемов размещения культивационных зданий и сооружений, которые в первую очередь зависят от функционального назначения и мощности предприятия (рис. 2).
Значительное влияние на архитектурный образ и объемно-планировочные решения культивационных сооружений оказывают несущие и ограждающие конструкции, а также световые характеристики прозрачных ограждающих конструкций.
Появление новых систем искусственного освещения в сочетании с инновационными способами выращивания растений дает возможность обеспечивать население продуктами питания на территориях с неблагоприятным климатом. В 1952 году в Великобритании был создан проект космической фермы для условий на Луне. Проект был разработан на основе гидропонных технологий выращивания, для обеспечения космических туристов продуктами питания [9].
Проблема энергосбережения в культивационных зданиях и сооружениях решается целым комплексом задач, в том числе перечисленных выше. К ним можно добавить теплоизоляцию северной стороны сооружений, использование теплоизоляционных экранов, а также использование конструкции «теплового зеркала». Технология системы «теплового зеркала» заключается в установке прозрачной мембраны с определенным низкоэмиссионным
покрытием, в стеклопакет. Разнообразие типов мембран дает возможность подбора «теплового зеркала» в зависимости от климатических условий местности [4].
Рисунок 2. Размещение предприятий растениеводства в градостроительной ситуации (составлено автором)
Экологизация агропромышленной отрасли должна происходить одновременно с применением принципов построения и функционирования естественных экосистем, а также достижений научно-технического прогресса:
• использование отходов одного производства, в качестве сырья для другого (образование производственных цепочек, при которых происходит поэтапная утилизация отходов);
• расширение связей между безотходными предприятиями и в результате -повышение степени эффективности производственных циклов в хозяйственной системе (в результате экономия водных и энергетических ресурсов);
• функциональное и территориальное объединение разных типов предприятий, в систему комплексного производства (в результате экономия земельного ресурса и сохранение природного ландшафта).
В существующей экологической ситуации и сложившихся градостроительных условиях главной целью проектировщиков является создание безотходных предприятий с замкнутым технологическим циклом. Архитектурное формирование современных объектов культивационного назначения тесно связано с технической эволюцией. В результате стремления архитекторов соединить процесс формообразования объектов агропромышленной отрасли с достижениями научно-технического прогресса появляется архитектурная типология зданий и сооружений растениеводства второго поколения [10].
ЛИТЕРАТУРА
1. Ватсон Д. Биоклиматическая архитектура // энергоактивные здания / Под ред. Э.В. Сарнацкого, Н.П. Селиванова. - М., 1988. - C. 305-315.
2. Рябов, А.В. Архитектурное формообразование зданий с использованием средств альтернативной энергетики: дис. ... канд. архитектуры. 05.23.21 / Рябов Алексей Владиславович. - Москва, 2012. - C. 43-44.
3. Демидова М.А. Архитектурно-типологические основы формирования энергобиологического комплекса безотходного типа: дис. ... канд. архитектуры. 05.23.21 / Демидова Маргарита Александровна. - Москва, 1989. - C. 51-52.
4. Новикова Н.В. Архитектура предприятий агропромышленного комплекса: Учеб. пособие / Н.В. Новикова - М.: «Архитектура-С», 2008. C. 110-126.
5. Колесникова Т.Н. Основы архитектурного формирования растениеводческих предприятий защищенного грунта: дис. ... док. архитектуры. 05.23.21 / Колесникова Татьяна Николаевна. - Москва, 2007. - C. 104-117.
6. Твайделл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии: Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1990. C. 13-18.
7. Мейтин М. Фотовольтаика: материалы, технологии, перспективы // Электроника. 2000. №6. С. 40-46.
8. Гераскин Н.Н. Архитектура сельскохозяйственных производственных зданий, ферм и комплексов: Учеб. пособие / Н.Н. Гераскин - М.; СПб.: Нестор-История, 2014. C. 150-151.
9. Douglas, J.S. Hydroponics: The Bengal System // Oxford University. New Dehli, 1975. P. 114.
10. Султанова А. Инновационные технологии и их влияние на архитектуру предприятий растениеводства // Architecture and Modern Information Technologies. - 2018. - №1(42). - С. 163-177 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://marhi.ru/AMIT/2018/1kvart18/12_sultanova/index.php.
Sultanova Ainur
Moscow architectural institute (state academy), Moscow, Russia
E-mail: [email protected]
Architectural formation of modern plant-growing complexes, enterprises and structures
Abstract. The article defines the main factors affecting the architecture of plant-growing enterprises, complexes and structures: climatic conditions, used heating source, landscape features and surrounding buildings, applied cultivation technology, architectural and structural systems. The role of energy efficient technologies in the formation of the architecture of plant growing complexes, enterprises and structures has been determined. Modern trends in the development of the architectural typology of plant-growing objects are marked. The author presents and classified the schemes of modern methods of placing objects in the structure of buildings and settlements. The article is part of the author's dissertation research "The architectural formation of plant-growing buildings and structures based on innovative technologies".
Agriculture has a significant environmental impact. This is mainly due to the fact that quite impressive areas are under occupation of this type of activity. The consequence of this is a change in the landscape of the planet. Used territories, after a time, lose their special natural characteristics.
Rational energy using, as well as, using environmentally friendly technologies are important aspects towards sustainable development. The topic of introducing innovative technological solutions to the architecture of buildings and structures, including from the point of view of environmental friendliness, and from the point of view of the formation and development of the plant-growing enterprises and settlements architecture in general.
One of the main problems of agribusiness is the discomfort and unprofitability of agricultural labor, the result of which is the migration of young people from rural areas, and, consequently, the loss of prospects for their development. Currently, in the framework of sustainable development, the creation of plant-growing enterprises that meet modern environmental requirements and facilitate agricultural labor is one of the modern areas of the agro-industrial sector.
Keywords: plant growing enterprises; architectural formation of plant-growing enterprises; plant-growing buildings and structures; typology of plant-growing buildings and structures; buildings and structures for cultivation purposes; trends in the architectural development of plant-growing buildings and structures; wasteless enterprises
