CC BY
28УДК: 725.514
Саламатова А.А.
Студ. 2 курса магистратуры напр. «Архитектура» E-mail: aa. salamatova@yandex. ru Научный руководитель: Федоров О.П.
Доцент, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, г. Санкт-Петербург
DOI: 10.24411/2520-6990-2019-10926
ТИПОЛОГИЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ВЕТРОВЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК В АРХИТЕКТУРЕ МАЛОЭТАЖНОЙ ОБЩЕСТВЕННОЙ ЗАСТРОЙКИ
Salamatova A-А.
Graduate Student Scientific adviser: Fedorov O.P.
Associate Professor, St. Petersburg State University of Architecture and
Civil Engineering, St. Petersburg
TYPOLOGY OF ARRANGEMENT OF WIND ELECTRIC INSTALLATIONS IN ARCHITECTURE
OF LOW-RISE PUBLIC CONSTRUCTION
Аннотация
В статье рассматривается проблема внедрения ветровых энергоустановок (ВЭУ) в архитектуру малоэтажной общественной застройки. Тема является актуальной в настоящее время в России, так как здесь активно развивается новый вид архитектуры- «устойчивая архитектура» («sustainable architecture»), а применение энергосберегающих технологий является ее неотъемлемой частью. В ходе исследования определяется классификация ВЭУ в малоэтажной общественной застройке. Проанализированы три масштаба ветровых энергоустановок в малоэтажной архитектуре (крупногабаритные, среднегабаритные и малогабаритные). В результате исследования составлена типология решений по внедрению ветровых энергоустановок в малоэтажную общественную застройку на примере проекта реабилитационного центра в г. Сестрорецке, а также даны рекомендации по внедрению энергоустановок в малоэтажную общественную застройку.
Abstract
The article discusses the problem of introducing wind power plants into the architecture of low-rise public development. The topic is currently relevant in Russia, as a new type of architecture - "sustainable architecture" - is actively developing here, and the application of energy-saving technologies is an integral part of it. The study determines the classification of wind turbines in low-rise public development. Three scales of wind power plants in low-rise architecture (large, medium-sized and small-sized) were analyzed. As a result of the study, a typology of ssolutions for the introduction of wind power plants into low-rise public development was compiled on the example of the project of the rehabilitation center in Sistroretsk city, as well as recommendations for the introduction of power plants into low-rise public development were given.
Ключевые слова: ветровые энергоустановки, формообразование, малоэтажная архитектура, общественные здания, энергосбережение, альтернативная энергетика.
Keywords: wind power plants, shaping, low-rise architecture, public buildings, energy saving, alternative energy.
На сегодняшний день ВИЭ (возобновляемые источники энергии) набирают популярность в России. Так, год назад вышло Распоряжение правительства РФ «Об утверждении комплексного плана мероприятий по повышению энергетической эффективности экономики Российской Федерации» от 19 апреля 2018 года N 703-р [1]. Кроме того, Аркадий Дворкович, председатель Инновационного центра «Сколково» сообщил, что в планах России «достичь локализации технологий для ветроэнергетики к 2021 году» [2].
Применения энергосберегающих технологий в архитектуре стало темой многих исследований и научных работ. В отечественной практике проблема использования ветроэнергетических устано-
вок рассмотрена в работах Федорова О. П. «Эволюция использования ветроэнергетических установок как элемента композиции в архитектуре и градостроительстве» [3] и Груничева И.А. «Архитектурно-планировочные схемы размещения и связь с архитектурной формой малоэтажных жилых зданий для усиления ветровых потоков в прибрежных зонах» [4].
Часто общественные здания, например, санатории, детские лагеря, реабилитационные центры располагаются за городом и подключение к магистральным сетям вызывает трудности. В таких случаях уместно использование ветроэнергетических установок, как альтернатива стандартным методам получения энергии.
В зависимости от назначения и расположения постройки выбирается масштаб ВЭУ: крупногабаритные, среднегабаритные и малогабаритные.
ВЭУ, эффективные для интеграции в архитектуру малоэтажных общественных объектов, можно разделить по расположению оси вращения ветроко-леса относительно направления воздушного потока на две группы: горизонтально-осевые и вертикально-осевые.
При интегрировании ветрогенераторов в общественные здания важно учитывать допустимый уровень шума в помещениях. Так, в соответствии с СП 51.13330.2011, в жилых помещения домов отдыха, пансионатов, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, в спальных помещениях детских дошкольных учреждений и школ-интернатов
максимальный уровень звука 55 дБА. На рабочих местах уровень шума не должен превышать 70-75 дБА [5].
Основной параметр, отражающий возможности использования ветра, является его среднегодовая скорость. ВЭУ эффективно работают при скоростях от 5 до 25 м/с при минимальной высоте флюгера 10 м [6].
На основе зарубежного опыта [7,8] и ранее проведенных исследований [9, 10, 11] интеграции ВЭУ в архитектуру малоэтажной застройки была составлена классификация ветрогенераторов в зависимости от их габаритов: крупногабаритные, среднегабаритные и малогабаритные (Таблица 1).
Таблица 1
Классификация ВЭУ в малоэтажной застройке
Масштаб ВЭУ
Размещение ВЭУ
Жилые
Общественные
Промышленные
Крупно габаритный
Расположение ВЭУ, как отдельно стоящий элемент, гарантирует высокий КПД для всех трех типов зданий. В остальных случаях (формообразование, формирование углов, формирование силуэта и карниза) применять крупногабаритные ВЭУ в архитектуре малоэтажных зданий не позволяет масштаб непосредственно самих зданий.
вывод
Положительным фактором будет установка крупногабаритного генератора с горизонтально-осевой системой, он обеспечит высокое энергосбережение и станет сре-довым вертикальным акцентом._
Среднегабаритный
1) Формообразование. Очень важно, чтобы после устройства ВЭУ уровень шума в жилых помещениях не превышал 45 дБА в ночное время и 55 дБА в днев-ное.2) Формирование углов.
ВЭУ является акцентным элементом объекта, и может размещаться на достаточной высоте для эффективного КПД. При проектировании необходимо учитывать, что генераторы могут создавать вибрацию._
1) Формирование углов. Высота ВЭУ должна быть значительно выше высоты здания. Расположение по направлению сильных ветров.
2) Формообразование Расположение ВЭУ в объёме здания обосновано при расположении его одиночно, вдали от других построек, влияющих на потоки ветра.
1) Формирование углов. Ветрогенераторы являются доминантой объекта.
2) Формообразование. Используя прием формообразования, при интеграции ВЭУ в архитектуру малоэтажной промышленной застройки возможно придать динамику архитектурному образу здания.
Формирование силуэта.
Высокое КПД будет у среднегабаритного ВЭУ, установленного на самой высокой точке скатной кровли. Данное размещение ветрогенератора формирует силуэта здания.
Вывод
Для жилых зданий удачнее использовать ВЭУ как формообразующий акцентный элемент. Принцип «формирование углов» может исказить архитектурное решение жилого здания.
Для общественных зданий положительно интегрирование среднегабаритного ВЭУ. Акцентный элемент позволит выделять данный тип объектов среди других зданий. Однако применение среднегабаритного ВЭУ, расположенного ниже уровня карниза, оправдано при средних невысоких скоростях ветра.
В большинстве случаев промышленные здания не отличаются архитектурной выразительностью. Поэтому рекомендуется применять ВЭУ для создания сложного силуэта или формирования акцента на углах объекта.
Для того, чтобы вибрация от ВЭУ не передавалась по конструкциям здания существует три варианта решения: 1. проектирование отдельных независимых конструкций для установки ВЭУ 2. специальные конструкции - демпферные (амортизирующие) 3. зонирование помещений. Рядом с установкой должны быть смежные нежилые помещения.
Малогабаритный 1) ВЭУ на здании. Необходимо учитывать непосредственно количество ВЭУ, так как это влияет на комфорт проживания. 1) ВЭУ на здании. При установке генераторов на здании возможно два способа формообразования с помощью ВЭУ: деталировка карниза и создание сложного силуэта. Промышленные здания требуют много энергии, поэтому наименее целесообразнее устройство малогабаритных ВЭУ
Фасадная структура. Использование фасадной структуры обусловлено наличием постоянных восходящих воздушных потоков вдоль здания (связанных с естественными теп-лопотерями и вентиляцией объекта).
Формирование карниза с помощью малогабаритных ВЭУ позволяет создать динамический си- Применение малогабаритных ВЭУ в общественных зданиях добавляет выразительности фасаду. Конструкции с микро ВЭУ, обладают широким спектром декоративных возможностей. Рекомендуются к применению в общественных зданиях.
Вывод луэт здания. -
Фасадная конструкция не влияет на объемно-пространственное решение здания.
На основе вышеперечисленного составлена типология размещения ВЭУ в малоэтажной общественной застройке. Так как современные ветроэлектрические установки являются творением инженерной мысли и имеют уникальный дизайн, это
позволяет формировать художественный образ здания. В качестве примера малоэтажного общественного здания взят проект реабилитационного центра в г. Сестрорецке (Таблица 2).
Таблица 2
Типология размещения ВЭУ в архитектуре малоэтажной общественной застройки на примере проекта реабилитационного центра в г. Сестрорецке
Можно сделать следующие выводы относительно интегрирования ВЭУ в архитектуру малоэтажных общественных зданий: 1) для общественных зданий наиболее эффективно применение крупногабаритных и среднегабаритных ВЭУ, устройство малогабаритных ветрогенераторов может быть обусловлено небольшой площадью объекта. 2) Применение ВЭУ рекомендуется только при отсутствии вблизи других построек, влияющих на ветровые потоки. 3) Наибольшее влияние на формообразование малоэтажных общественных зданий оказывают среднегабаритные и малогабаритные ветрогенераторы, они помогают добавить выразительности и создать акцентные элементы (формирование углов и силуэта, формообразование, фасадная структура). 4) Сила ветра возрастает с высотой, поэтому ВЭУ размещают на наиболее высоких точках здания, в результате ветровые энергоустановки становятся доминантой не только объекта, но и целого района. 5) Отдельно стоящие ВЭУ можно объединять с солнечными панелями, что позволит максимально использовать ветровую и солнечную энергию.
Итак, вопрос применения возобновляемых источников энергии является актуальным в России в настоящее время. Многие авторы изучали этот вопрос в своих исследованиях. Очень важно, чтобы государство регулировало данный сектор для достижения наиболее эффективного развития альтернативных источников энергии, результатом может стать стимулирование производства. В ходе исследования были изучены требования регламентирующих документов к размещению ветровых электрогенераторов, составлена их классификация по различным параметрам на основе проведенных
исследований в отечественной и зарубежной практике. Результатом стало создание типологии размещения ВЭУ в архитектуре малоэтажной общественной застройки на примере проекта реабилитационного центра в г. Сестрорецке.
Список литературы
1. Об утверждении комплексного плана мероприятий по повышению энергетической эффективности экономики Российской Федерации [Электронный ресурс]: распоряжение правительства Рос. Федерации от 19 апреля 2018 года N 703-р. Доступ из справ. -правовой системы "КонсультантПлюс ".
2. Мунгалов Д. РФ намерена достичь локализации 60% технологий для ветроэнергетики к 2021 году: Председатель Фонда "Сколково" рассказал, что в России разрабатывают собственные технологии для развития возобновляемых источников энергии / Д. Мунгалов. - Текст: электронный // Фонд Сколково: [сайт]. - 2019. - 25 сент. - URL: http://sk.ru/news/b/news/archive/2019/09/25/a-dvorkovich-rf-namerena-dostich-lokalizacii-60_2500_-tehnologiy-dlya-vetroenergetiki-k-2021 -godu.aspx (дата обращения: 25.09.2019).
3. Федоров О. П. Эволюция использования ветроэнергетических установок как элемента композиции в архитектуре и градостроительстве / О. П. Федоров // Вестник гражданских инженеров. - 2016. - N 5. - С.36-43.
4. Груничев И. А. Архитектурно-планировочные схемы размещения и связь с архитектурной формой малоэтажных жилых зданий для усиления ветровых потоков в прибрежных зонах // Инновационные подходы в современной науке. Сборник статей по материалам IX международной научно-практической конференции. 2017. Издательство:
Общество с ограниченной ответственностью «Интернаука» (Москва). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=30751310 (дата обращения: 29.11.2019).
5. СП 51.13330.2011. Защита от шума: актуализированная редакция СНиП 23-03-2003, с Изменением N 1 : издание официальное : утвержден приказом приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 28 декабря 2010 г. N 825/ пр : дата введения 2011.20.05 / разработан ОАО «цПп». - М., 2006. -46 с. - Текст : непосредственный.
6. Работа ветроустановки: форум// Российская Ассоциация Ветроиндустрии, РАВИ: сайт. СПб, 2019. URL: https://rawi.ru/windpower/faq (дата обращения: 30.09.2019).
7. Щукин А. Время пилотных экопроектов. Time for pilot ecoprojects / А. Щукин - Текст : непосредственный // Проект Россия. Project Russia. -2014. - № 71. - C. 82-100.
8. Briscoe C., Breshears J. Case study twelve // C. Briscoe, J. Breshears - Текст : непосредственный // Wind turbine integration in architecture and the built environment. - The Pennsylvania State University. -2011. - C. 19-39.
9. Федоров О. П. Эволюция использования ветроэнергетических установок как элемента композиции в архитектуре и градостроительстве / О. П.
Федоров // Вестник гражданских инженеров. - 2016. - N 5. - С.36-43.
10. 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 (дата обращения: 29.11.2019).
11. Груничев И. А. Архитектурно-планировочные схемы размещения и связь с архитектурной формой малоэтажных жилых зданий для усиления ветровых потоков в прибрежных зонах // Инновационные подходы в современной науке. Сборник статей по материалам IX международной научно-практической конференции. 2017. Издательство: Общество с ограниченной ответственностью «Интернаука» (Москва). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=30751310 (дата обращения: 29.11.2019).
