CC BY
62
АРХ1ТЕКТУРА
УДК 728.536:625.712.14
ПРЕДЛОЖЕНИЕ РЕШЕНИЙ ПО РАЗРАБОТКЕ ПРОЕКТОВ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ В УКРАИНЕ
ДЬЯЧЕНКО Л. Ю.1*, к. т. н, доц., ДЬЯЧЕНКО О. С.2*, асс.,
СОВЕНКО В. В.3, студ.
1 *
Кафедра планирования и организации производства, Государственное высшее учебное заведение «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днепропетровск, Украина, тел. +38 (056) 756-33-65, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-4499-2278
2*
Кафедра архггектури, Государственное высшее учебное заведение «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днепропетровск, Украина, тел. +38 (056) 756-33-32, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-2591-3277
3 Государственное высшее учебное заведение "Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры", ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днепропетровск, Украина, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-8935-702X
Аннотация. Постановка проблемы. На сегодняшний день во всем мире на первом месте стоит вопрос экологии. Наши дома не просто ухудшают природу, но и нуждаются в большом количестве энергии: 40 % энергии в мире идет на освещение, работу кондиционеров, отопление и т. д. Украина — страна, в которой много городов, имеющих большие промышленные зоны. Путем введения ряда инноваций по энергоэффективности можно улучшить экологическую ситуацию в стране. Цель статьи - предложить решения по разработке проектов энергоэффективных высотных зданий в Украине. Вывод. Предложенные решения позволят в ближайшем будущем решить проблемы экологии, энергосбережения, экономии природных ресурсов в стране.
Ключевые слова: энергоэффективное высотное здание, энергосбережение, экология, ветровая турбина, солнечные батареи
ПРОПОЗИЦ1Я Р1ШЕНЬ З РОЗРОБЛЕННЯ ПРОЕКТ1В ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИХ ВИСОТНИХ БУД1ВЕЛЬ В УКРА1Н1
ДЬЯЧЕНКО Л. Ю.1*, к. т. н., доц., Дьяченко о. с.2*, асист,
СОВЕНКО В. В.3, студ.
1*
Кафедра планування та оргашзацй виробництва, Державний вищий навчальний заклад «Придншровська державна
академш будавництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Дншропетровськ, Укра!на,
тел. +38 (056) 756-33-65, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-4499-2278
2*
Кафедра архггектури, Державний вищий навчальний заклад "Придншровська державна академш будгвництва та архггектури", вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Дншропетровськ, Укра!на, тел. +38 (056) 756-33-32, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-2591-3277
3
Державний вищий навчальний заклад "Придншровська державна акадетя будшництва та архггектури",
вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Дншропетровськ, Укра!на, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-8935-702X
Анотащя. Постановка проблеми. Наразi у всьому свт на першому мющ стопь питання екологи. будинки не просто попршують природу, а й мають потребу у великш кшькосп енерги: 40 % енерги у свт йде на освплення, роботу кондицiонерiв, опалення тощо. Украша — краша, в якш багато мют, що мають велик! промисловi зони. Шляхом уведення низки шновацш з енергоефективносп можна полшшити еколопчну ситуацш в краш. Мета статтi - запропонувати ршення по розробщ проекпв енергоефективних висотних будiвель в Украш. Висновок. Запропоноваш рiшення дозволять у найближчому майбутньому вирiшити проблеми екологи, енергозбереження, економп природних ресурсiв у краш.
Ключовi слова: енергоефективна висотна будiвля, енергозбереження, екологiя, втрова турбта, сонячт батареi
OFFER SOLUTIONS FOR THE DEVELOPMENT OF PROJECTS
OF ENERGY-EFFICIENT HIGH-RISE BUILDINGS IN UKRAINE
DYACHENKO L. Yu.1*, Cand. Sc. (Tech.), Ass. Prof, DYACHENKO O. S.1*, Asst.,
SOVENKO V. V.2, stud.
i *
Department of Planning and Organization of Production, State Higher Educational Establishment «Pridneprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture», 24-A, Chernishevskogo str., Dnipropetrovsk 49600, Ukraine, tel. +38 (056) 756-33-65,
e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-4499-2278
2*
Department of Architecture, State Higher Educational Establishment «Pridneprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture», 24-A, Chernishevskogo str., Dnipropetrovsk 49600, Ukraine, tel. +38 (056) 756-33-32, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-2591-3277
3 State Higher Educational Establishment "Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture", 24-A, Chernishevskogo str., Dnipropetrovsk 49600, Ukraine, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-8935-702X
Summary. Raising of problem. Today, the question of ecology is in the first place all over the world. Our homes are not just destroying nature, but also need a lot of energy. 40% of the world's energy goes to lighting, air conditioning, heating, etc. Ukraine is a country, in which there are many cities with large industrial zones. By introducing a number of innovations for increasing energy efficiency we can improve the ecological situation in the country. The purpose of the article is offer solutions for the development of projects of energy-efficient high-rise buildings in Ukraine. Conclusion. Proposed solutions for the development of projects of energy-efficient high-rise buildings in Ukraine will allow to solve the problems: ecology, energy saving, saving of natural resources in the country in the near future.
Keywords: energy-efficient high-rise building, energy conservation, ecology, wind turbine, solar panels
Постановка проблемы. На
сегодняшний день во всем мире на первом месте стоит вопрос экологии. Словосочетание «парниковые газы» вызывают у человека ассоциации с автомобилями и заводами. А ведь огромным источником парниковых газов являются как раз здания, в которых мы с вами живем: 40 % энергии в мире идет на освещение, работу кондиционеров, отопление и т. д. Наши дома не просто ухудшают природу, но и нуждаются в большом количестве энергии.
В процессе выработки энергии, необходимой для нужд города, в атмосферу выбрасываются сотни тонн загрязняющих веществ и диоксида углерода. А как мы уже знаем, именно СО2 является основным виновником глобального потепления и природных катаклизмов, происходящих в мире.
В мире строительства уже имеются примеры зданий, которые используют то, что нам дает природа, на благо. Здания, которые не вредят природе, а взаимодействует с нею — это не просто глыбы из бетона, стали и стекла, стоящие гематомой на коже планеты, они часть самой природы.
Украина — страна, в которой много городов, имеющих большие промышленные зоны. Путем введения ряда инноваций по энергоэффективности можно улучшить экологическую ситуацию в стране.
Анализ последних исследований и публикаций. Примером одного из самых энергоэффективных высотных зданий в мире является Pearl River Tower в Гуанчжоу.
Архитекторы достигли этого, используя альтернативные источники энергии для поддержания жизни данного высотного здания. Для выработки электроэнергии в здании используются солнечные батареи нового поколения, а для ее сохранения предусмотрены особые коллекторы. В конструкцию технических этажей интегрированы ветрогенераторы — они служат дополнительным источником энергии (рис. 1).
Рис. 1. Главный фасад Pearl River Tower
Другой пример применения
энергоэффективных технологий в строительстве — Всемирный торговый центр в Бахрейне (рис. 2).
Рис. 2. Всемирный торговый центр в Бахрейне
Архитекторы создали дерзкий проект — соорудили две башни в форме парусов и прикрепили к ним три горизонтальных моста с ветровыми турбинами (рис. 3).
Рис. 3. Одна из турбин на горизонтальной опоре ВТЦ в Бахрейне
Рис. 4. Вид на горизонтальные дугообразные мостовые опоры ВТЦ в Бахрейне
Инженеры нашли гениальное решение: создали дугообразную форму мостовых опор для того, чтобы позволить лопастям турбины смещаться под действием ветровой
нагрузки, при этом исключая касания лопастями турбин мостовых опор (рис. 4).
Внутри высотных зданий также могут возникать сильные воздушные потоки (эффект аэродинамической трубы) [3; 4].
Для их уменьшения должны применяться специальные решения — шлюзование входов в здание, шлюзование лестничных секций, высокая герметизация междуэтажных перекрытий, герметизация мусоропроводов [1].
Как сделать высотное здание устойчивым к ветровым нагрузкам? Когда ветер воздействует на здание, он создает вихрь. Архитекторы, проектировавшие Burj Dubai, самый высокий небоскреб на планете, обманули ветер, изменяя поперечное сечение по высоте таким образом, что ветер не в состоянии создать единый вихрь. Из одного потока создаются несколько слабых вихрей, не причиняющих вреда гиганту в пустыне (рис. 5).
Есть еще много различных способов, как сделать небоскреб устойчивым, например, использовать маятники или диафрагмы жесткости ит. д. [1; 2].
£
Рис. 5. Burj Dubai. Изменение поперечного сечения здания по высоте
Цель статьи - предложить решения по разработке проектов энергоэффективных высотных зданий в Украине.
Изложение материала. При проектировании энергоэффективных
высотных зданий возникает проблема выбора материала конструкций. В США в качестве основного конструкционного материала обычно используется сталь, а в Европе — железобетон. Железобетонные конструкции по сравнению со стальными
обладают тремя важными преимуществами: большей устойчивостью, обусловленной их большим весом; в железобетонных конструкциях быстрее затухают колебания; железобетонные конструкции более огнестойки. Именно высокие требования к огнестойкости ограничивают в Европе строительство высотных зданий с металлическими конструкциями, поскольку в случае их использования необходимо проводить дополнительные противопожарные мероприятия.
Проект энергоэффективного здания — настоящий вызов для проектировщиков, инженеров и строителей. Требуются комбинации гениальных решений, инноваций, новых технологий и небывалого дизайна как внутри, так и снаружи здания.
1**- -ь
Рис. 6. Вертикальная ветровая турбина для
городской местности, не создающая шума и вибраций
Предложение решений по разработке проектов энергоэффективных высотных зданий в Украине [1 -10]:
1. Расположение здания на генплане должно быть таким, чтобы энергия ветра могла максимально использоваться для работы ветровых турбин.
2. Использовать ветровую турбину, которая работает в городской местности, и при этом не создает шума и вибраций, вызывающих дискомфорт у человека. Она имеет дизайн, который вписывает ее в городскую среду. На вид подобная
конструкция кажется режущими лопастями, но на самом деле она настолько безопасна, что во время работы человек может спокойно прикоснутся к турбине рукой. Она не причиняет вреда ни людям, ни птицам, которые могут в нее попасть, в противном случае, это нарушило бы саму идею экологического проекта (рис. 6).
3. Для выработки электроэнергии в здании использовать солнечные батареи нового поколения, а для ее сохранения -особые коллекторы.
4. Для энергоэффективных высотных зданий необходимо использовать специальные конструкции световых проемов. Суть заключается в применении конструкций, сложенных из треугольников. Треугольная рама панели может поворачиваться лишь в трех направлениях, но если соединить несколько треугольников, которые образуют привычное прямоугольное стеклополотно, мы получим нашу индустриальную стеклопанель с заданными проектными размерами. Панели навешиваются на железобетонный костяк здания, при этом сами панели жесткие, но соединения подвижные.
5. Применение двойного стеклянного фасада. Этот фасад будет использоваться для регулировки не только количества света, но и температуры, контролируя проникновение в здание теплового излучения. Стеклопанели, покрытые тонким слоем металла, словно солнцезащитный крем, отбивают ультрафиолетовые лучи от здания.
6. Применять технологию излучающих охлаждающих потолков для создания комфортного микроклимата в помещении.
7. Применять вентиляционные системы, которые используют воздух один раз. Свежий воздух циркулирует по шахтам в полу и поднимается через зоны дыхания. В большинстве зданий воздух поступает сверху и требуются вентиляторы, чтобы подать его вниз, а воздух, идущий из-под пола, экономит 40 % энергии. Из-за отсутствия вентиляционного оборудования уменьшается толщина перекрытий.
8. Применять «зеленую» кровлю. Преимущества такой кровли: уменьшает теплопроводность, имеет высокую
звукоизоляцию, долговечность, защиту от перегрева гидроизоляционных материалов ультрафиолетовыми лучами, снижает температуру воздуха в помещениях в летний период, повышает влажность воздуха и предотвращает пожар на кровле (рис. 7).
J4 W
Рис. 7. «Зелёная» кровля «Зелёная» кровля состоит из таких слоев: монолитная железобетонная сплошная плита покрытия, пароизоляция (полиэтиленовая пленка), цементно-песчаная стяжка, геотекстиль, полимерная
ISSN 2312-2676
мембрана, геотекстиль, утеплитель (экструзионный пенополистирол),
геотекстиль, дренажная мембрана, слой грунта, растительный слой.
9. Применять для внутренней отделки помещений краски, которые не вредят здоровью человека, окружающей среде и очищают воздух в помещении.
Это должны быть краски, основаные на принципе фотокатализатора: свет активирует фотокатализатор, который находится в красках, при контакте с пылью и другими вредными веществами они разделяют их на простые вещества. В итоге атмосфера в помещении становится чище, приятнее, полезней.
Выводы. Предложенные решения по разработке проектов энергоэффективных высотных зданий в Украине позволят в ближайшем будущем решить проблемы экологии, энергосбережения, экономии природных ресурсов в стране.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Харитонов В. Проектирование, строительство и эксплуатация высотных зданий / Вадим Харитонов. -Москва : АСВ, 2014. - 344 с.
2. Маклакова Т. Г. Высотные здания. Градостроительные и архитектурно-конструктивные проблемы проектирования : монография / Маклакова Т. Г. - Москва : АСВ, 2006. - 160 с.
3. Милашечкина О. Н. Энергосберегающие здания / Милашечкина О. Н., Ежова И. К. - Саратов : СГТУ, 2006.
- 75 с.
4. Табунщиков Ю. А. Энергоэффективные здания / Табунщиков Ю. А., Бродач М. М., Шилкин Н. В. - Москва : Авок-пресс, 2003. - 196 с.
5. Будинки i споруди. Житловi будинки. Основш положения : ДБН В.2.2-Х-20ХХ : проект. - [На зам^ : ДБН В.2.2-15-2005, ДБН В.2.2-24:2009]. - Режим доступу: http://dbn.at.ua/load/normativy/dbn/dbn_v_2_2_15_2015_zhitlovi_budinki_osnovni_polozhennja/1-1-0-1184.
6. Мютобудування. Планування та забудова мюьких та сшьських поселень : ДБН 360-92**. - [Перевид. ДБН 360-92* з урахуванням змш № 4-10]. - Ки!в : Держбуд Укра!ни, 2002. - 114 с. - (Державш будiвельнi норми Укра!ни).
7. Енергозбереження. Будiвлi та споруди. Методи вимiрювання поверхнево! густини теплових потошв та визначення коефщенпв теплообмшу мiж огороджувальними конструкциями та довкшлям : ДСТУ 4035-2001 (ГОСТ 25380-2001). - [На замшу : ГОСТ 25380-82 ; чинний ввд 2002-01-01]. - Вид. офщ. - Ки!в : Держстандарт Укра!ни, 2001. - 50 с. - (Державний стандарт Укра!ни).
8. Енергетична ефектившсть будiвель. Розрахунок енергоспоживання на опалення та охолодження : ДСТУ Б EN ISO 13790:2011(IEN ISO 13790:2008, IDT). - [На замiну : ГОСТ 26629-85 ; чинний з 2013-07-01].
- Вид. офщ. - Ки!в : Мшрепон Укра!ни, 2011. - 229 с. - (Нащональний стандарт Укра!ни).
9. Directive 2002/91/ЕС of the European Parliament and of the Council of 16 December 2002 on the Energy Performance of Buildings // Official Journal of the European Communities. - 2003. -January, 4. - P. 65-70. - Available at: http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:32002L0091&rid=4.
REFERENCES
1. Kharitonov V. Proektirovanie, stroitel'stvo i ekspluatatsiya vysotnykh zdanij [Design, construction and operation of high-rise buildings]. Moskva: ASV, 2014, 344 p. (in Russian).
2. Maklakova T.G. Vysotnye zdaniya [High-rise buildings]. Moskva: ASV, 2006,160 p. (in Russian).
3. Milashechkina O.N. and Ezhova I.K Energosberegayushchie zdaniya [Energy conservation buildings]. Saratov: SGTU, 2006, 75 p. (in Russian).
4. Tabunshchikov Yu.A., Brodach M.M. and Shilkin N.V. Energoeffektivnye zdaniya [Energy-efficient buildings]. Moskva: Avok-press, 2003, 196 p. (in Russian).
5. Derzhavnyi komitet Ukrainy z budivnytstva ta arxitektury. Budynky i sporudy. Zhytlovi budynky. Osnovni polozhennia: DBN V.2.2-15-2015 [Buildings and structures. Residens buildings. Main statements: the State Building Code V.2.2-15-2015]. Chynnyi vid 2014-01-30 [Dated from 2014-01-30]. Kyiv, 2014, 95 p. (in Ukrainian).
6. Derzhbud Ukrainy. Mistobuduvannia. Planuvannia ta zabudova miskykh ta silskykh poselen: DBN 360-92** [City planning. Planning and construction of urban and rural settlements]. Kyiv, 2002, 114 p. (in Ukrainian).
7. Energozberezhennia: Budivli ta sporudy. Metody vymiru poverkhnevoi gustyny teplovyxkh potokiv ta vyznachennia koefitsientiv teploobminu mizh ohorodzhuvalnymy konstruktsiiamy ta dovkilliam: DSTU 4035-2001 [Energy saving. Buildings and structures. Methods for measuring of the surface density of heat flows and heat transfer coefficients determination between the enclosures and the environment: the State Standarts of Ukraine 4035-2001]. Kyiv: Derzhstandart Ukrainy, 2001, 66 p. (in Ukrainian).
8. Minregion Ukrainy. Enerhoefektyvnist budivel. Rozrakhunok enerhospozhyvannia na opalennia ta okholodzhennia: DSTU B EN ISO 13790:2011 (IEN ISO 13790:2008, IDT) [Energy efficiency of buildings. Calculation of energy consumption for heating and cooling: the State Standarts of Ukraine B EN ISO 13790:2011 (IEN ISO 13790:2008, IDT)]. Kyiv, 2011, 229 p. (in Ukrainian).
9. Directive 2002/91/ES of the European Parliament and of the Council of 16 December 2002 on the Energy Performance of Buildings. Official Journal of the European Communities. 2003, January, 4, pp. 65-70. Available at: http ://eur-lex. europa. eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:32002L0091&rid=4.
Рецензент: к. т. н., проф. Челноков О. В.
Надшшла до редколеги: 01.03.2016 р. Прийнята до друку: 01.03.2016 р.
