CC BY
247
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ МЕРОПРИЯТИЯ В ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВЕ
ENERGY SAVING MEASURES IN URBAN DEVELOPMENT
Касьянов В.Ф., Грибов Д.В.
Kasyanov V.F., Gribov D.V.
ФГБОУВПО "МГСУ"
Данная статья посвящена обзору энергосберегающих мероприятий в масштабе городской застройке. Обоснована актуальность данного исследования для России. Рассмотрено, что максимальный эффект от использования таких технологий возможен только при их применении для всех видов градостроительной деятельности. Поскольку внедрение энергосберегающих технологий имеет комплексный многоплановый подход, поэтому в статье приведены некоторые изученные и проанализированные решения, которые должны учитываться при разработке градостроительной документации. Рассмотрены основные факторы, архитектурные и инженерные решения, принимаемые при проектировании, которые влияют на энергосбережение в градостроительстве. Уделено внимание реновации существующей городской застройки, поскольку в ней заложен большой, но пока ещё не используемый, потенциал для внедрения энергоэффективных технологий. На основании проведенных исследований специалистов в области энергосбережения в строительстве приведена принципиальная схема внедрения энергосберегающих технологий в градостроительство.
This article devoted to the review of energy saving measures on a scale urban development. The urgency of this research for Russian Federation is proved in this article. We consider that the maximum effect of the use of such technology is possible only when they are used for all types of urban development. As the introduction of energy saving technologies is a complex multi-faceted approach, so in some researched and analyzed the decisions that must be considered in the development of urban planning documentation are provide in the article. The main factors, architectural and engineering decisions made during design, which influence the energy efficiency in urban planning. Attention is paid to the renovation of the existing urban area, as it laid a big, but not yet used the potential for introduction of energy efficient technologies. The schematic diagram of energy saving technologies in urban planning is based on the research of specialists in the field of energy efficiency in construction.
Высокий темп роста урбанизации и развитие промышленности в течении XX века привели к увеличению неконтролируемого расхода энергии. После мирового энергетического кризиса в 70-х годах прошлого столетия в Европе и США началось бурное развитие энергоэффективных технологий. Впервые на международной
энергетической конференции ООН в 1972 было заявлено, что строительство обладает огромным потенциалом энергосбережения. Однако, СССР данная проблема не коснулась, поскольку экономика страны была почти полностью изолирована от мирового рынка, и цены на энергоресурсы формировались исходя из социальной доступности. В настоящее время в России происходит переход в мировое сообщество, поэтому наблюдается повышенный интерес к энергосбережению во всех сферах производства, особенно в строительстве.
С каждым годом в городской застройке увеличивается энергопотребление, прежде всего это связано с возрастанием социально-экономической деятельности и приростом населения в городах, а также с возрастанием физического и морального износа зданий. На сегодняшней день в градостроительстве, как в метанауке, не решена проблема сокращения потребления энергии. Данный вопрос очень важен, поскольку использование энергосберегающих технологий в строительстве является одним из главных направлений, обеспечивающих устойчивое развитие городских территорий. Сегодня в России в городах проживает более 70% населения, при этом общая площадь всех городов и городских поселений составляет чуть более 1 % от всей территории страны.
Уровень энергопотребления городов зависит от множества факторов, например от: размеров, численности населения города, географического месторасположения, количества размещенных промышленных предприятий, качества инфраструктуры, плотности застройки, архитектурно-планировочных и инженерных решений зданий, образа жизни населения и т.п. Максимальный результат от внедрения энергосберегающих технологий возможен, если эта проблема будет комплексно рассматриваться при осуществлении всех видов градостроительной деятельности. В первую очередь это относиться к архитектурно-строительному проектированию, строительству, капитальному ремонту и реконструкции объектов капитального строительства. Именно на стадии проектирования определяется будущий уровень энергопотребления здания, который сохраниться в течение всего срока его эксплуатации или до первого комплексного капитального ремонта. Особое место в энергосберегающем строительстве занимает реконструкция зданий и реновация жилой застройки городов. По состоянию на 2005 год в России более 2,85 млрд. м2 жилого фонда и на его отопление расходуется более одной трети всех энергоресурсов страны. Площадь жилого фонда города Москвы на 1 января 2008 года составила 209,7 млн. м2, из них объем построенных зданий с повышенной теплозащитой составляет только 35 млн. м2. Особой проблемой является массовая застройка из панельных и блочных зданий, построенных в период 1950-1960гг. Около 80% жилого фонда составляют дома из сборного железобетона, которые являются самыми неэффективными по использованию тепловой энергии. По оценкам специалистов почти 70% возможного эффекта энергосбережения в строительстве можно достичь при реконструкции существующих зданий и реновации городских жилых территорий. Необходимо отметить, что достижение заметного положительного экономического, экологического и социального эффекта возможно лишь при применении энергосберегающих технологий в масштабе района или хотя бы группы домов. К сожалению, в России энергосберегающие технологии реализуются пока только на единичных зданиях. На стадии архитектурно-строительного проектирования необходимо учитывать все факторы, влияющие на будущие энергопотребление здания. Данную задачу можно решить с помощью метода системного анализа, позволяющего учесть все требования к зданиям такого типа.
В России реновация сложившейся жилой застройки осуществляется двумя способами:
1) реконструкция существующих зданий;
2) снос непригодных для дальнейшей эксплуатации зданий и новое строительство на освобождаемых территориях.
Рассмотрим первый способ с точки зрения повышения энергоэффективности. При реконструкции зданий необходимо совершенствовать следующие решения: архитектурные и инженерные.
Совершенство архитектурных решений заключается в выборе места расположения здания с учетом климатических условий местности и существующей застройки, определение наиболее оптимальной формы и ориентации здания по сторонам света с учетом минимальных энергопотерь через его наружную оболочку, а также выбор объемно-планировочных решений здания. Одним из показателей, который влияет на уменьшение теплопотерь - это коэффициент компактности здания, который равен:
где Б - общая площадь наружных ограждающих конструкций, м2;
V - отапливаемый объём здания, м3. [2]
В соответствии с этой формулой высокие, длинные и узкие здания являются наименее энергоэффективными. Снижение тепловых потерь можно достичь с помощью блокирования зданий, которое позволяет снизить площадь застраиваемой территории, длину коммуникаций и материалоемкость строительства. Эффективность блокирования зданий определяется по формуле:
уМ <-отд
1 = —(2)
-"нп
где _ суммарная площадь наружной оболочки отдельных зданий;
— площадь наружной оболочки сблокированного здания. [2]
Компактность формы здания не учитывает процесс теплообмена наружных ограждающих конструкций, поэтому при разработке объемно-планировочных решений необходимо найти оптимальное соотношение размеров здания, обеспечивающие минимальные теплопотери через наружную оболочку. Размеры, форма и ориентация, как здания, так и группы домов должны выбираться с учетом максимального использования положительного воздействия климата и нейтрализации отрицательного.
К инженерным решениям зданий относится совершенствование систем отопления, горячего и холодного водоснабжения, вентиляции и электроснабжения, повышение эффективности тепловых сетей. Особое место занимает выбор источников теплоснабжения микрорайонов, в том числе возможность использования нетрадиционных источников энергии - солнечных, ветровых, геотермальных, а также рациональное сочетание использования локальных источников с системами централизованного теплоснабжения при экономической целесообразности.
В зависимости от того используются нетрадиционные источники энергии или нет различают два типа зданий:
1. Энергоэкономичные здания - это тип зданий, которые не используют энергию окружающей среды, и экономия энергоресурсов осуществляется только с помощью применения архитектурных и инженерных средств.
2. Энергоактивные здания - это тип зданий, которые используют возобновляемые источники энергии окружающей среды.
Принципиальный подход к архитектурно - строительному проектированию обоих типов зданий одинаков.
В соответствии с проведенными исследованиями при осуществлении второго способа реконструкции жилой застройки должны выполняться следующие градостроительные решения по повышению уровня энергоэффективности городской застройки:
• внедрение новых приемов планировки и застройки с учетом климатических особенностей территории;
• рациональное размещение потребителей энергии, обеспечивающее функционально-пространственную эффективность и временную сбалансированность уровней энергопотребления с учетом максимального соответствия его структуры оптимальным характеристикам энергобаланса;
• совершенствование планировочных схем размещения инженерно-транспортных и энергетических коммуникаций и сооружений с учетом их роли в пространственной структуре города;
• регулирование развитие поселений и целенаправленное формирование их производственного комплекса;
• повышение компактности городских территорий.[3]
Таким образом, градостроительные концепции тесно связаны с потреблением топливно-энергетических ресурсов. Разработка градостроительных мероприятий связана с прогнозированием роста численности населения города, определением перспектив территориального развития. Следует отметить, что в России не уделялось внимания энергосбережению при разработке вариантов территориального планирования и генеральных планов развития городов. Генеральный план развития остается одним из единственных документов, который определяет будущий облик города. Как показывает практика, пока ещё ни один генеральный план города не был реализован в жизни в полном объёме. Между тем управление энергосбережением, как элементом стратегии городского развития, является актуальной и малоизученной проблемой. Основная идея этой концепции заключается в следующем:
• Управление параметрами энергосбережения строительных объектов на стадиях проектирования и возведения с учетом жизненного цикла здания;
• Много уровневое построение системы городского управления для реализации и контроля параметров энергосбережения с целью экономии топливно-энергетических ресурсов при будущей эксплуатации зданий;
• Развитие мониторинга для контроля планируемых показателей удельной энергоемкости строящихся зданий и организационно-технических мероприятий по их достижению;
• Переход от вертикальной к горизонтальной структуре функционального управления инвестиционно - строительным комплексом;
Особенностью возведения объекта в крупном городе заключается в расширенном понимании архитектурно - строительном процесса, при котором задание по энергосбережению формулируется на разных уровнях проектирования в разной степени детализации. Общее задание по энергосбережению в строительной отрасли должно формулироваться на верхнем уровне городского управления, учитывая состояние выполнения генерального плана развития и баланса топливо -энергетических ресурсов.
Принципиальная схема внедрения энергосберегающих технологий при строительстве и реконструкции зданий приведена ниже.
В заключение стоит отметить, в ближайшее время энергосбережение будет играть особую роль в строительной отрасли, поскольку оно имеет потенциальный положительный социальный, экономический и экологический эффект.
Литература
1. Вольфганг Файст. Основные положения по проектированию пассивных домов. Перевод под редакцией Елохова А.Е. - М.: АСВ, 2008
2. Голованова Л.А. Основные аспекты территориального энергосбережения. -Хабаровск.: ХГТУ, 2002.
3. Дмитриев А.Н. Управление энергосберегающими инновациями. - М.: АСВ, 2001.
4. Михеев А.П., Береговой A.M., Петрянина Л.Н. Проектирование зданий и застройки населенных мест с учетом климата и энергосбережения. - М.: АСВ, 2000.
5. Табунщиков Ю.А., Бродач Н.М., Шилкин Н.В. Энергоэффективные здания. -M.: АВОК- Пресс, 2003.
References
1. Volphgang Phaist. The main proposition of designing passive houses. Moscow.: ASV, 2008.
2. Golovanova L. A. The main aspects of territorial energy savings. - Khabarovsk, 2002.
3. Dmitryev A.N. The management of energy saving innovations. - Moscow. : ASV, 2001.
4. Mikhyev A.P., Beregovoy A.M. The design of buildings and urban area into account climate and energy saving. - Moscow.: ASV, 2000.
5. Tabunshchikov Yu. A., Brodach N.M., Shilkin N.V. Energy efficiency buildings. -Moscow.: AVOK - Press, 2003.
Ключевые слова: энергосберегающие технологии, градостроительство, теплопотери, городская застройка, энергоактивные здания, энергоэкономичные здания, топливно-энергетические ресурсы.
Key words: energy saving technologies, urban development, thermal losses, urban construction, energy active buildings, energy economic buildings, energy resources.
129337, г. Москва, Ярославское шоссе д.26, МГСУ кафедра «Технической эксплуатации зданий»
Рецензент: Римшин Владимир Иванович профессор, д.т.н, чл.-кор. РААСН, заслуженный строитель РФ, декан факультета городского, дорожного строительства и хозяйства ФГБОУ ВПО «МГАКиС».
