CC BY
9
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ В АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОМ КОМПЛЕКСЕ КАЗАХСТАНА Атай Е.К.1, Куспангалиев Б.У.2, Самойлов К.И.3
1Атай Ерсултан Калауулы - магистрант;
2Куспангалиев Болат Урайханович - доктор архитектуры, профессор;
3Самойлов Константин Иванович - доктор архитектуры, профессор, кафедра «Архитектуры», Казахский национальный исследовательский технический университет имени К.И. Сатпаева,
г. Алматы, Республика Казахстан
Аннотация: в данной статье будет рассмотрено формирование энергоэффективных зданий. Анализируем исторический и современный опыт проектирования и строительства таких зданий и выявим особенности их применения в регионе Казахстана. Также, мы рассмотрим основные принципы проектирования энергоэффективных зданий. Речь также пойдет о важности энергоэффективных жилых домов для Казахстана и роли, которую они играют в развитии сельских территорий.
Ключевые слова: архитектура, энергосбережение, энергоэффективные здания, энергоэффективные технологии.
FEATURES OF FORMATION OF ENERGY EFFICIENCY IN THE ARCHITECTURAL AND CONSTRUCTION COMPLEX OF KAZAKHSTAN Atay E.K.1, Kuspangaliev B.U.2, Samoilov K.I.3
1Atay Ersultan Kalauuly - master's student; 2Kuspangaliev Bolat Uraykhanovich - Doctor of Architecture, Professor;
3Samoilov Konstantin Ivanovich - Doctor of Architecture, Professor, DEPARTMENT OF ARCHITECTURE, KAZAKH NATIONAL RESEARCH TECHNICAL UNIVERSITY NAMED AFTER K.I. SATPAYEVA,
ALMATY, REPUBLIC OF KAZAKHSTAN
Abstract: this article will discuss the formation of energy efficient buildings. We analyze historical and modern experience in the design and construction of such buildings and identify the features of their use in the region of Kazakhstan. We will also look at the basic principles of designing energy efficient buildings. We will also talk about the importance of energy-efficient residential buildings for Kazakhstan and the role they play in the development of rural areas.
Keywords: architecture, energy saving, energy efficient buildings, energy efficient technologies.
Введение: данная статья связана с особенности формирования инновационными, а именно энергоэффективными, технологиями. В современном мире огромной проблемой становятся мероприятия по сохранению энергии и обеспечению экологической безопасности. Проблемы устойчивого развития городских и урбанизированных территорий невозможно решить без учета энергоэффективной архитектуры и строительства.
На сегодняшний день строительная сфера в Казахстане сталкивается с несколькими важными задачами, связанными с проектированием современных зданий, соответствующих требованиям энергоэффективности и экономичности. Жилищный сектор Казахстана является третьим по величине потребителем тепла и электроэнергии после энергетического и производственного секторов и потребляет около 11% электроэнергии и 40% тепловой энергии, производимой в стране.
Большинство выбросов парниковых газов в секторе тепло- и электроснабжения жилых зданий Казахстана связано с отоплением помещений. Согласно оценкам экспертов, примерно 70% зданий имеют низкую энергоэффективность, особенно это характерно для зданий, построенных в период с 1950 по 1980 годы. Эти здания теряют до 30% и более тепловой энергии через несовременные ограждающие конструкции.
Большинство обследованных зданий имеют низкий класс энергоэффективности («Е») по Казахстанским нормам. Средний уровень потребления тепловой энергии для обогрева зданий составляет 270 кВт ч/м2 в год, что значительно превышает среднееевропейские показатели - 100-120 кВт ч/м2.[1]
В данной связи, строительство, модернизация и использование жилых зданий сталкиваются с проблемой минимизации теплопотерь путем разработки и использования эффективных планировочных и строительных решений, а также использования нетрадиционных источников энергии. Применение концепции "энергоэффективного дома" также может способствовать сокращению энергопотерь.
Проектирование и исследование энергетических показателей зданий к местным климатическим условиям Казахстана требует комплексного подхода и поиска оптимальных решений для повышения их энергоэффективности. Это включает в себя три основных направления:
1. Организация микроклимата внутри помещений здания, чтобы создавать комфортные условия для проживания и работы.
2. Минимизация энергетических затрат, путем использования передовых технологий и ресурсосберегающих решений.
3. Обеспечение экономичности здания и рационального использования материальных ресурсов.
Оптимальный выбор формы, ориентации и расположения здания, а также правильное использование
световых проемов и управление микроклиматом помещений позволяют снизить негативное влияние климата на тепловой баланс здания. Важно учитывать взаимосвязь между архитектурными и инженерными решениями при проектировании энергоэффективного дома.
Исторический и современный опыт проектирования и строительства энергоэффективных жилых зданий.
Издавна жители Казахстана, особенно во время сезонных кочевок, находили уют и защиту в просторных юртах, вкопанных глубоко в землю. Они умело сочетали архитектурные премудрости с экономичностью и эффективностью, стремясь сохранить материальные ресурсы и труд, а также обеспечить оптимальную теплоизоляцию своих жилищ.
Современный опыт проектирования и строительства подобных зданий начал формироваться в 70-80-х годах ХХ века, когда были построены два первых всемирно известных энергоэффективных здания такого типа. Первое из них - здание «ECONO-HOUSE», построенное в период с 1973 по 1979 годы в финском городе Отаниеми. В этом здании, помимо учета особенностей местоположения и климата, использовалась специальная система вентиляции, которая нагревала воздух за счет солнечной радиации, которая сохранялась и накапливалась специальными стеклопакетами и жалюзи. Позже доктор Вольфганг Файст из Института пассивного дома в Дармштадте (Германия) и профессор Бо Адамсон из Лундского университета (Швеция) предложили концепцию «Пассивного дома», которая стала широко применяться во многих проектах, включая известный Пассивный дом в Дармштадте, построенный в 1990 году.
Формирование энергоэффективных жилых зданий: особенности и инженерные решения
Жилые дома предоставляют много возможностей для энергосбережения. Они характеризуются компактностью планировок квартир, использованием общественных пространств (например, для зимних садов или теплиц) и придомовой территории. Это позволяет максимально эффективно использовать замкнутую теплоизоляционную оболочку, которая обеспечивает комфортные зоны [2]. Оболочка включает улучшенную теплоизоляцию стен, утепление подвала и кровли, а также другие меры для создания непрерывного теплового контура здания. Оптимальное соотношение количества и размеров окон, особенностей конструкции световых проемов, ориентированных на южную и юго-западную стороны, позволяет обеспечить пассивный солнечный обогрев помещений. Тройное остекление окон или использование инертного газа также способствуют энергоэффективности. Вместе с естественной вентиляцией и кондиционированием, такие дома становятся по-настоящему энергоэффективными. Принцип блокировки зданий позволяет сохранять тепло на градостроительном уровне.
Среди инженерных решений, применяемых в многоквартирных домах, можно выделить применение тепловых насосов в системе горячего водоснабжения, использование рекуператоров тепла в системе центральной механической вентиляции, а также применение солнечных фотоэлектрических установок для выработки электрической энергии и солнечных коллекторов для подогрева воды в отопительных системах.
Комплексный подход к проектированию и исследованию энергетических показателей зданий, а также оптимизации их энергоэффективности, решает сложные взаимосвязанные задачи, включающие три основных направления.организацию микроклимата помещений, минимизацию энергетических затрат и экономичность здания с рациональным использованием материальных ресурсов. Оптимальная форма здания, его ориентация и расположение, управление микроклиматом помещений позволяют снизить негативное воздействие климата на тепловой баланс здания [3]. Взаимосвязь основных архитектурных и инженерных решений, которые учитываются при проектировании энергоэффективного дома.
Д.И. Марков в своих трудах отметил основные принципы проектирования энергоэффективного жилого дома [4], которые можно применить и на регионах Казахстана. Это:
1) выбор энергосберегающей формы здания и его правильная ориентация по отношению к солнцу;
2) высокая энергоэффективность ограждающих конструкций дома;
3) эффективная теплоизоляция дома, проектирование без «мостов холода»;
4) применение энергоэффективных конструктивных элементов и инженерных систем (стены, удерживающие тепло, грунтовой теплообменник, система отопления, вентиляции, кондиционирования, подачи холодной и горячей воды и т.д.);
5) применение механической приточно-вытяжной вентиляции для обеспечения нормального воздухообмена;
6) пассивное использование солнечной энергии (системы солнечного отопления, применение термической массы, использование «парникового» эффекта зимнего сада для отопления дома);
7) эффективная система контроля над инженерными системами (тепловые счетчики и термостатические вентили, счетчики горячей воды и т.д.);
8) применение «системы умного дома», для регулирования расходов электроэнергии, водоснабжения и отопления;
9) применение инженерных систем использования и преобразования энергии возобновляемых источников (тепловые насосы, солнечные коллекторы, фотоэлектрические установки, ветровые генераторы);
10) правильное планирование участка дома с применением энергоэффективных решений (правильное использование рельефа участка для сбора дождевых вод, эффективное зонирование участка, организация участка в гармонии с природной местностью и др.).
Актуальность энергоэффективных жилых зданий в Казахстане
Архитектура энергоэффективных зданий становится сейчас весьма актуальным направлением по нескольким причинам.
Во-первых, такие здания позволяют сельским поселениям наименее зависеть от тепло- и электроцентралей благодаря энергосберегающим решениям, обеспечивая автономность на определенном уровне.
Во-вторых, энергоэффективные здания позволяют градостроителям осваивать новые пригодные для проживания территории, что способствует снижению перенаселенности городов.
В-третьих, эти здания обеспечивают не только высокую автономность, но и экологичность проживания, что важно для повышения устойчивости среды обитания.
Наличие эколого-ориентированного подхода в градостроительном планировании в Казахстана становится одним из наиболее важных условий. Однако, к сожалению, планировщики не всегда учитывают экологический подход при разработке генеральных планов новых или реконструкции существующих поселений. Поэтому энергоэффективные здания являются наиболее актуальным типом застройки в новых поселениях. Для развития архитектуры энергоэффективных зданий в Казахстана требуется разработка методологии, а также создание типологии, учитывающей климатические условия на всей территории страны. Начинать следует с разработки локальных моделей энергоэффективных домов, соответствующих условиям конкретного региона. Методологический аппарат должен разрабатываться параллельно с моделями и учитывать комплексный подход к проектированию как самого здания, так и экологически-устойчивой жилой среды. Заключение
Научная статья об энергоэффективности в архитектурно-строительном комплексе Казахстана, с акцентом на пассивном жилище, подчеркивает важность разработки и внедрения таких концепций для устойчивого развития строительной отрасли.Для архитекторов, занимающихся проектированием энергоэффективного жилья, существуют несколько главных задач. Одна из них заключается в разработке оптимальной формы и ориентации здания. Еще одной задачей является проектирование функциональной внутренней конфигурации. Важно также учитывать естественную вентиляцию и климатические условия места строительства. Кроме того, необходимо помнить о том, что схемы адаптации энергоэффективных технологий всегда могут быть обновлены и модернизированы под новые требования. Эффективное использование энергии в строительстве является ключевым фактором в снижении воздействия на окружающую среду и улучшении жизненных условий граждан.
Список литературы /References
1. Закон Республики Казахстан «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности». Астана. 2012. Электронный ресурс. Режим доступа: https://adilet.zan.kz/rus/docs/Z1200000541 HYPERLINK "https://adilet.zan.kz/rus/docs/Z1200000541/" HYPERLINK "https://adilet.zan.kz/rus/docs/Z1200000541/" HYPERLINK "https://adilet.zan.kz/rus/docs/Z1200000541/" HYPERLINK "https://adilet.zan.kz/rus/docs/Z1200000541/" HYPERLINK "https://adilet.zan.kz/rus/docs/Z1200000541/" HYPERLINK "https://adilet.zan.kz/rus/docs/Z1200000541/" HYPERLINK "https://adilet.zan.kz/rus/docs/Z1200000541/" (дата обращения: 28.11.2022).
2. Файст В. Основные положения по проектированию пассивных домов. / Вольфганг Файст; Пер. с нем. А. Елохов. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008. - 144 с. - 1000 экз. - ISBN 978-593093-619-3, 3-935243-00-6.
3. Подолян Л.А. Энергоэффективность жилых зданий нового поколения [Текст]: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.23.01 / Л.А. Подолян; Российский государственный открытый технический университет путей сообщения; 26-й ЦНИИ М-ва обороны Рос. Федерации. - М., 2005. - 28 с.: ил.
4. Марков Д.И. Особенности формирования энергоэффективных жилых зданий средней этажности / Д.И. Марков // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, 2012. № 5. С. 29-33.
