CC BY
52ARCHITECTURE
УДК: 72.012.6
Иванова Е.Д.
Магистрант, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (Россия, г. Санкт-Петербург)
DOI: 10.24411/2520-6990-2019-10925
АРХИТЕКТУРНОЕ ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ЗДАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СРЕДСТВ
АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ.
Ivanova E.D.
Master's degree St. Petersburg state university of architecture and civil engineering
(Russia, St. Petersburg)
THE ARCHITECTURAL SHAPING OF BUILDINGS WITH USE OF MEANS OF ALTERNATIVE
ENERGY.
Аннотация
В настоящей работе проанализирован мировой опыт проектирования энергоэффективных зданий и сооружений, с использованием средств альтернативной энергетики в области гелиоэнергетики и ветроэнергетики. На основе мирового опыта, по проектированию энергоэффективных зданий и сооружений, разработан перечень приемов формообразования с использованием средств альтернативной энергетики и определены их сильные и слабые стороны, при проектировании, возведении и дальнейшей эксплуатации.
Abstract
This paper analyzes the world experience in designing energy-efficient buildings, using alternative energy in the field of solar and wind energy. Based on world experience, a list of methods of shaping with the use of alternative energy resources has been developed and their strengths and weaknesses have been identified. This paper analyzes the world experience in designing energy-efficient buildings and structures using alternative energy in the field of solar and wind energy. Based on world experience, on the design of energy-efficient buildings and structures, a list of forming techniques using alternative energy tools has been developed and their strengths and weaknesses have been identified, in the design, construction and further operation.
Ключевые слова: альтернативная энергетика, приемы формообразования, энергоэффективность, гелиоэнергетика, ветроэнергетика.
Keywords: alternative energy, shaping techniques, energy efficiency, solar energy, wind energy.
На современном этапе для того, чтобы российские архитекторы являлись конкурентоспособными по отношению к западным коллегам, одной из главных задач архитектора должно быть повышение энергоэффективности зданий и сооружений, так как проблема энергетического и сырьевого кризиса является особо актуальной в настоящее время. Использование в архитектурном формообразовании средств альтернативной энергетики является одним из основных способов решения данной задачи.
На сегодняшний день одними из самых перспективных источников альтернативной энергетики являются энергия ветра и солнца. Анализ мирового опыта проектирования энергоэффективных
сооружений позволяет разработать перечень приемов формообразования с использованием средств альтернативной энергетики и определить их сильные и слабые стороны. [1,2]
1. Гелиоэнергетика 1.1. Международная школа в Копенгагене арх. C.F. M0ller Architects; 2017 г. - встроенные (стены) Композиция фасада состоит из ряда последовательно расположенных серо-голубых панелей с интегрированными тонкопленочными фотоэлементами каждая из которых имеет индивидуальный угол и вместе создают единую поверхность с декоративным «эффектом пайеток». (Рис.1, 2) [3]
(Рис.1. Фасад)
(Рис.2. Общий вид)
1.2. Офисное здание «Marche I. O.» в Швейцарии арх. Beat Kämpfen; 2007 г. - встроенные (кровля)
Композиция наклонной 12 градусной кровли состоит из ряда последовательно расположенных серо-голубых панелей с интегрированными тонкопленочными фотоэлементами, которые создают
единую литую поверхность с дополнительным декоративным отражающим эффектом и имитируют структуру традиционного строительного материала кровли (фальцевая кровля, сланец и т.д.), за счет чего на первый взгляд их очень трудно распознать. (Рис.3, 4) [4]
(Рис.3. Кровля)
(Рис.4. Общий вид)
1.3. Торговый центр в Корсунь-шевченковский арх. Solar-Tech; 2017 г. - надстроено-пристроенные
(Рис.5. Кровля)
(Рис.6. Общий вид)
Конструкция на плоской кровле состоит из 114 фотоэлектрических панелей на наклонных алюминиевых элементах, которые последовательно расположены параллельными рядами и накладываются на основной объем здания. (Рис.5, 6) [5]
1.4. Солнечное дерево «eTree» в Израиле арх. Sologic; 2014 г. - отдельно стоящая МАФ на территории.
Конструкция дерева состоит из металлического ствола, по которому передается энергия от 7 солнечных батарей к USB для зарядки устройств, на информационные LCD-экраны, Wi-Fi и ночное освещение. (Рис.7, 8) [6]
(Рис.7. Крона) (Рис.8. Общий вид)
2. Ветроэнергетика
2.1. Небоскреб «Gullwing Twin Wind Towers» в Дубай арх. ARXX Studio; 2012 г. - встроенные (стены)
(Рис.9. Генератор) (Рис.10. Общий вид)
Композиция фасада состоит из ряда последовательно расположенных генераторов с подвесными ветряными турбинами в форме крыла чайки, которые занимают весь фасад и создают единую и «живую» структуру. (Рис.9, 10) [7]
2.2. Небоскреб «Strata tower» в Лондоне; 2010 г. - надстроено-пристроенный (крыша)
(Рис.11. Генератор)
2.3. Всемирный торговый центр в Бахрейне арх
(Рис.13. Генератор)
Конструкция на плоской кровле 147 этажного здания состоит из Зпоследовательно расположенных ветряных турбин, которые спланированы учетом аэродинамики так, чтобы ветер вращал их с максимальной эффективностью. (Рис.11, 12) [8]
(Рис.12. Общий вид)
. Atkins; 2008 год - надстроено-пристроенные (стены)
(Рис.14. Общий вид)
Композиция фасада состоит из трех последовательно расположенных генераторов с диаметром лопастей 29 метров между двумя высотными башнями, которые имеют форму паруса и обтекаемую аэродинамическую поверхность, облегчающую доступ к турбинам воздушных потоков со стороны Персидского залива. (Рис.13, 14) [9]
и*
I?
(рис.15. Генератор)
На основе мирового опыта разработан перечень приемов формообразования с использованием средств альтернативной энергетики: а) встроенные (интегрируются в поверхность здания и образуют единую ограждающую конструкцию) б) надстро-ено-пристроенные (располагаются на здании и являются отдельными конструктивными элементами)
2.4. Ветровое дерево во Франции арх. NewWind; 2015 год - отдельно стоящая МАФ на территории
Конструкция дерева состоит из металлического ствола, по которому передается энергия от 72 микротурбин к USB для зарядки устройств, Wi-Fi и ночное освещение. (рис.7,8) [10]
(рис.16. Общий вид)
в) отдельно стоящие МАФ (располагаются на территории объекта).
Таблица плюсов и минусов каждого приема формообразования с использованием средств альтернативной энергетики.
_Таблица №1
приемы формообразо- виды объектов альтернативной энергетики
плюсы минусы
вания 1. гелиоэнергетика
а) встроенные • формируют пластику фасада; • высокий показатель декоративного эффекта поверхности; • стилизация панелей под различные архитектурные и строительные элементы; • размер модулей со-масштабен человеку и соответствует размерам традиционных материалов; • имеют высокий уровень КПД при больших поверхностях панелей, которые не являются чуждыми объекту, так как текстура фотоэлектрических элементов становится основным художественным средством. • требуют определенной ориентации, обеспечивающей максимальную освещенность поверхности солнцем; • большие поверхности панелей, которые требуют больших затрат на очистку и обслуживание; • отсутствие мобильности элементов (невозможно их переместить без нарушения
герметичности пространства).
б) надстроено-при-строенные
• мобильность элементов;
• не требуют определенной ориентации, если дополнить подвижными модулям системы ге-лиослежения;
• не изменяют форму самого здания, так как являются выносными конструкциями.
• не масштабность человеку;
• могут восприниматься, как чуждый элемент по отношению к архитектуре здания;
• высокий уровень КПД при большой поверхности панелей.
в) отдельно стоящие МАФ
• многофункциональность (зарядка устройств, Wi-Fi, скамейка, навес и т.д.);
• мобильность;
• со-масштабность человеку;
• уникальность образа;
• возможность создания целых массивов с различной ориентацией и функцией;
• украшение территории.
• высокая цена (~100 тыс. долларов);
• высокий уровень КПД при большом размере массива.
2. ветроэнергетика
а) встроенные
• формируют пластику фасада;
• высокий показатель декоративного эффекта поверхности;
• нет необходимости ориентации на ветер;
• высокий уровень КПД при большой поверхности панелей;
• имеют высокий уровень КПД при больших количествах ветро-элементов, которые не являются чуждыми объекту, так как форма ветро-элементов становится основным художественным средством._
• большие поверхности, которые требуют больших затрат на очистку и обслуживание;
• создают шум и мелькание света в помещениях, у окон которых установлены.
б) надстроено-при-строенные
• мобильность элементов;
• доминанта окружающей застройки;
• стилизация ветрогенераторов под различные архитектурные элементы;
• размещение внутри открытой каркасной конструкции;
• высокий показатель декоративного эффекта конструкции при создании аэродинамической формы стен и кровли для направления потоков;
• не изменяют форму самого здания, так как являются выносными конструкциями.
• не масштабность человеку;
• размещается только на высоких конструкциях;
• создают шум;
• могут восприниматься, как чуждый элемент по отношению к архитектуре здания;
• высокий уровень КПД при размещении только в зоне сильных ветров и при большой поверхности панелей.
в) отдельно стоящие МАФ
• многофункциональность; (зарядка устройств, Wi-Fi, скамейка, навес и т.д.);
• мобильность;
• со-масштабность человеку;
• уникальность образа;
• возможность создания целых массивов с различной ориентацией и функцией;
• украшение территории.
• создают шум;
• высокая цена (~100 тыс. долларов);
• высокий уровень КПД при большом размере массива.
В настоящее время множество компаний занимается проектированием и разработкой объектов с энергетическими установками, работающими на неисчерпаемых и возобновляемых источниках
энергии. Но лишь единицы из этих компаний затрагивают в своих проектах не только инженерно-технические аспекты проектирования, но и их влияние на внешний облик объекта с помощью различных
«с®ук®©уаут-^®угмак»#2би@),2@19 / architecture
7
приемов формообразования для формирования качественного проекта, поэтому данная работа будет полезна для изучения не только начинающим архитекторам, но и более опытным коллегам.
Библиографический список:
1. Федоров О.П. "Экоустойчивая архитектура" как профессиональный термин в архитектурной деятельности // Вестник гражданских инженеров. - 2016. - № 6 (59). - С. 86-90.
2. Федоров О.П., Мельникова Е.А., Донцова М.Г. Архитектурные приёмы и решения при проектировании экоустойчивой архитектуры // Актуальные проблемы архитектуры. Материалы 70-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. 2017. Издательство: Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (Санкт-Петербург). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=34874215
3. CF Mßller covers Copenhagen school in 12,000 solar panels // журнал «Dezeen» [Электронный ресурс]. URL: https://www..com/2017/08/23/copenhagen-interna-tional-school-c-f-moller-architects-12000-solar-pan-els-denmark/
4. Marché International Support Office - Zero-Energy Architecture in Switzerland // журнал «Detail» [Электронный ресурс]. URL: https://www.detail-online.com/article/marche-international-support-of-fice-zero-energy-architecture-in-switzerland-13794/
5. На крыше корсунь-шевченковского торгового центра установили солнечные панели // блог «Eco-tech» [Электронный ресурс]. URL: https://eco-tech.com.ua/n235927-kryshe-korsun-shevchen-kovskogo.html
6. Солнечное дерево в Израиле // блог «Facepla» [Электронный ресурс]. URL: https://face-pla.net/the-news/4905-solar-tree-israel.html
7. Gullwing Twin Wind Tower skyscraper is wrapped with wind turbines// блог « Ecofriend» [Электронный ресурс]. URL: https://eco-friend.com/gullwing-twin-wind-tower-skyscraper-is-wrapped-with-wind-turbines.html
8. Strata Tower SE1 - небоскреб с ветряной электростанцией в Лондоне// блог «Новости технологий» [Электронный ресурс]. URL: http://techvesti.ru/node/2648
9. Торговый центр в Бахрейне, работающий за счет энергии ветра // блог «Energy-fresh» [Электронный ресурс]. URL: http://www.energy-fresh.ru/windenergy/windturbine/?id=12449
10. Newworldwind // блог «Newworldwind» [Электронный ресурс]. URL: http://newworld-wind.com/en/
List of references:
1. Fyodorov O.P. "Eco-stable Architecture" as a professional term in architectural activity/Journal of Civil Engineers. - 2016. - № 6 (59). - P.86-90.
2. Fyodorov O.P., Melnikov E.A., Dontsov M.G. Architectural techniques and solutions in the design of eco-resistant architecture//Current problems of architecture. Materials of the 70th All-Russian Scientific and Practical Conference of Students, Postgraduate Students and Young Scientists. 2017. Publishing house: St. Petersburg State Architectural and Construction University (St. Petersburg). URL: https://eli-brary.ru/item.asp?id=34874215
3. CF M0ller covers Copenhagen school in 12,000 solar panels//magazine "Dezeen" [Electronic resource]. URL: https://www. .com/2017/08/23/copenhagen-in-ternational-school-c-f-moller-architects-12000-solar-panels-denmark/
4. Marché International Support Office - Zero-Energy Architecture in Switzerland//"Detail" magazine [Electronic Resource]. URL: https://www.detail-online.com/article/marche-international-support-of-fice-zero-energy-architecture-in-switzerland-13794/
5. Solar panels//blog "Eco-tech" [Electronic resource] were installed on the roof of korsun-shevchenko shopping center. URL: https://eco-tech.com.ua/n235927-kryshe-korsun-shevchen-kovskogo.html
6. Solar tree in Israel//blog "Facepla" [Electronic resource]. URL: https://facepla.net/the-news/4905-so-lar-tree-israel.html
7. Gullwing Twin Wind Tower skyscraper is wrapped with wind turbines//blog "Ecofriend" [Electronic resource]. URL: https://ecofriend.com/gullwing-twin-wind-tower-skyscraper-is-wrapped-with-wind-turbines.html
8. Strata Tower SE1 is a skyscraper with a wind farm in London//blog "Technology News" [Electronic Resource]. URL: http://techvesti.ru/node/2648
9. Bahrain Shopping Centre Powered by Wind Power//Energy-fresh Blog [Electronic Resource]. URL: http://www.energy-fresh.ru/winden-ergy/windturbine/?id=12449
10. Newworldwind//blog "Newworldwind" [Electronic resource]. URL: http://newworldwind.com/en/
