CC BY
31
ВЛИЯНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ НА ФОРМИРОВАНИЕ АРХИТЕКТУРЫ АВТОЗАПРАВОЧНЫХ СТАНЦИЙ
Е.Н. Вальнюк, студент А.А. Жигалова, студент
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (Россия, г. Санкт-Петербург)
DOI: 10.24411/2500-1000-2019-11891
Аннотация. В статье определены архитектурные решения автозаправочных станций при учете энергосберегающих требований и минимизации их вредного воздействия на окружающую среду с помощью внедрения электрических транспортных средств, некоторых возобновляемых источников энергии (ВИЭ), выявлены средства выразительности основной архитектуры автономных придорожных станций с применением ВИЭ. Базируясь на зарубежной практике, были исследованы приемы интеграции архитектурных конструкций и инженерного оборудования. В ходе работы были подготовлены рекомендации по основным типам размещения альтернативных источников энергии по отношению к архитектурной форме АЗС.
Ключевые слова: архитектура автозаправочных станций, альтернативная энергия, энергосбережение, интеграция инженерного оборудования.
В мире сегодня происходит активное повышение уровня производства электроэнергетики из различных ВИЭ в отдельных странах, включая Россию. Сегодня актуальность введения альтернативных источников энергии не вызывает сомнений при повышении количества автотранспортных средств, потребления бензина.
Совокупный объем выбросов различных загрязняющих средств в атмосферу от автомобилей является одним из главных источников загрязнения окружающей среды. Автозаправочные станции также вносят некоторый вклад в ухудшение состояния экологии, ведь в результате попадания в воздух вредных веществ страдает геологическая среда и её биосоставляющая.
Сегодня во многих развитых странах реализуемая природоохранная деятельность быстро совершенствуется. Проблема сокращения общего объема выбросов различных загрязняющих окружающую среду веществ связана с совершенствованием и применением нетоксичных электрических транспортных средств, более плодотвор-
ное распространение по стране АЗС, реализующих деятельность от электрической сети [1].
Их предполагается ввести в ближайшее время на всех автозаправочных станциях, соответственно, перейти на них с традиционных автомобилей. В данном случае, выхлопы газов будут снижены, заправочные станции в пригородах существенно понизят собственный уровень шумового загрязнения.
Энергоэффективность электромобилей приблизительно в 4 раза выше, чем у традиционных автомобилей, однако они не производят всевозможные загрязнения от выхлопных газов.
Это происходит ещё успешнее, если электричество производится из ВИЭ. Основные планы совершенствования электростанций присутствуют во многих странах.
Приоритетными в данном вопросе планы по развитию в Японии, Китае, США (рис. 1).
Рис. 1. Повышение уровня производства электроэнергетики с помощью ВИЭ в странах [1]
Существуют конкретные виды устройств, согласно которым возможно получение возобновляемых источников энергии на различных АЗС.
Таблица. Виды устройств для получения отдельных ВИЭ на АЗС
Виды
Устройства
Страны
Аналог (вид)
Солнечная энер-
Солнечные коллекторы, фотоэлектрические элементы
Германия, Италия, США, Великобритания, Япония
Энергия ветра
Ветрогенераторы, ветровые турбины
Германия, США, Великобритания, Китай, Австралия, Италия
Энергия биотоплива
Оборудование для переработки, биогазовые установки
Канада, США, новая Зеландия, Финляндия, Бразилия
MoTechEco, Pininfarinia
Все указанные ВИЭ включают в себя большое разнообразие источников энергии, отраженных в таблице. Однако не все регионы РФ могут быть благоприятными для данного внедрения относительно климатических условий, соответственно, инженеры их сочетают с иными видами ВИЭ [2]. Сложнее обстоят дела с устройствами и технологиями (инженерными решениями), преобразующими эту энер-
гию для нужд человека. Их разнообразие крайне велико, они постоянно видоизменяются, совершенствуясь и усложняясь, повышая свои качественные характеристики [3].
В целом, вопрос использования ВИЭ затрагивает архитектурные и инженерные аспекты. Однако, если рассматривать архитектурную сторону вопроса, использование таких видов оборудования стоит
учитывать, так как оно оказывает большое влияние на общий архитектурный облик автозаправочных станций.
При этом в современных архитектурных решениях АЗС сегодня появляется принцип композиционной целостности, а также приемы соединения архитектурных элементов, отдельных инженерных устройств в общую структуру, акцентирование вопроса их дизайна.
Можно сказать, что исследование АЗС с использованием ВИЭ показывает, что применение солнечной энергии сегодня получает самое большое распространение. При конструктивных возможностях отдельных солнечных панелей возможно получение криволинейной формы, она является базой для выразительной архитектур-
ной композиции автозаправочных станций [4, 5].
Интегрирование в общую конструкцию помогает формировать единую системы конструктивных и архитектурных элементов АЗС. Работа архитектора Джонстона Маркли может являться идеальным примером - «The Helios House» (рис. 2). Данная конструкция АЗС сформирована из треугольных стальных панелей, в них установлена система сбора дождевой воды, а также вмонтировано около 900 солнечных батарей, пункт переработки отходов, это покрывает все расходы энергии станции. Кроме того, данный специалист утверждает, что крыловидная архитектурная форма АЗС сможет помочь в размещении солнечных батарей наиболее оптимальным способом относительно солнца.
Рис. 2. The Helios House, Johnston Marklee, 2007
Специальные навесы, созданной Норманном Фостером АЗС «Repsol» (рис. 3) выполнены в виде повернутых пирамид. Главная идея архитектора отражается в формировании модульных структур, их можно легко создать и установить. Вся станция сооружена из различных перера-
ботанных материалов, отражается одной из первых станций в мире относительно применения 100% светодиодного освещения. Формирование навеса станции происходит с помощью кластеров данных структур в форме зонтиков, перекрывающих друг друга.
Рис. 3. Repsol Gas Stations, Norman Foster
Компания Acciona сегодня активно занимается проектированием и исследованием пристроенных объемов ВИЭ. Проект АЗС «Legarda» (рис. 4) формируется из двух частей: навеса и блока обслуживания.
Навес представляет собой некоторую зиг-заообразную крышу, где расположены фотоэлектрические панели, непосредственно обеспечивающие реализацию энергетической автономии объекта.
Рис. 4. Legarda, Acciona
Указанный ряд архитектурных объектов отражает, что современные специалисты-архитекторы активно совершенствуют проектирование АЗС более нового поколения. Чтобы получить интересный архитектурный образ, применяют специальные формы размещения, а также выразительный дизайн инженерных устройств отдельных ВИЭ. Формируя архитектурный образ, многие архитекторы интегрируют успешное конструктивное решение, а также экологичность инженерных технологий
и решений, применение вторичных материалов [4, 8, 9].
Все объекты АЗС в совокупности выполняются как единый пространственно-средовой комплекс, с небольшим наполнением, но функционально самостоятельный. Сравнительный анализ схем станций позволяет выделить неизменные принципы проектирования и основные функциональные блоки в структуре современных АЗС.
и а вес
г________з
•е- " J <~._/\\
г У
Рис. 5. Схема АЗС
Кассы Магазин
Рекомендации размещения ВИЭ на АЗС:
Наилучшим местом для установки источников солнечной энергии является кровля навеса, поскольку она имеет наибольшую площадь поверхности из всех объектов АЗС, максимально возвышается
над объектами и деревьями, бывает меньше всего затенена. Важно учитывать ориентацию для получения максимального потока солнечных лучей.
Солнечное электричество максимально эффективно, когда солнечный свет попадает перпендикулярно на поверхность,
следовательно, для повышения эффективности учитывают ориентацию панелей, которая соответствует среднегодовым параметрам положения солнца в зените.
Уклон и ориентация может формировать конфигурацию навеса в зависимости
от ориентации и посадки АЗС на генплан участка.
Таким образом, исходя из вышеперечисленного, определяется силуэт навеса.
Рис. 6. Варианты формы навеса с установкой солнечных панелей
При наличии рекламного щита его можно также использовать для установки получения энергии солнца. На рисунке 7 проиллюстрировано использование установки на рекламном щите для питания
щита, навеса и магазина. Также при таком расположении солнечных панелей эффективней использовать рекламный щит как отдельный блок питания, при этом размещать солнечные панели на навесе.
Рис. 7. Установка солнечных панелей на рекламном щите
Используя силу ветра для выработки механической и электрической энергии ветрогенератором, вносится практический вклад в сохранение окружающей среды [6].
Размещать ветроустановку следует там, где для ветров существует как можно меньше помех (деревья, окружающие постройки). Чем выше устанавливается вет-роустановка, тем больше выходная мощность, следовательно, ее можно размещать на свободной территории АЗС в зоне парковки и при выезде с АЗС. Для достижения большей эффективности ветряные генераторы можно установить на обочинах дороги, особенно если это оживленная трасса т.к. от проезжих машин практиче-
ски всегда присутствуют ветряные потоки (рис. 8). Производство энергии сопровождается выработкой шума и вибрации, поэтому в данном случае наилучшим местом для установки является кровля навеса (рис. 9). При размещении ветроустановки следует учитывать розу ветров. Ветроус-тановки следует располагать по оси движения ветра, но со смещением оси симметрии (рис. 10).
При наличии рекламного щита его можно также использовать для установки получения энергии ветра. На рисунке 11 проиллюстрировано интегрирование вет-роустановки в конструкцию рекламного щита для питания всей АЗС.
Преимущественное
направление
ветра
Рис. 8. Установка ветрогенераторов на свободной территории АЗС
<
Рис. 9. Установка ветрогенераторов на кровле навеса
<
Преимущественное
направление
ветра
Рис. 10. Установка ветрогенераторов на кровле навеса
Рис. 11. Интегрирование ветрогенератора в конструкцию рекламного щита
Подводя итог, можно сказать, что сочетание текстуры, разных форм, материалов и поверхностей фасада с архитектурной точки зрения сегодня важно, ведь композиции становятся основным акцентом. Присутствующее разнообразие дизайна инженерных устройств отдельных ВИЭ, их компоновки в архитектурных элементах и конструкциях формируют возможно-
Библиографический список
1. Хуснутдинова А. Ф. Влияние использования альтернативной энергетики на формирование архитектуры придорожных автозаправочных станций // Архитектура зданий и сооружений. - 2018. - №1. - С. 96-102.
2. Зубкова Г. А. Проблемы, тенденции и перспективы развития использования альтернативных источников энергии // Актуальные проблемы управления в ТЭК - 2018. - №2. -С. 226-229.
3. Федоров О.П. Принципы использования ветроэнергетических установок как композиционного элемента при интегрировании их в архитектурную среду // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Градостроительство: сборник статей 74 международной научно-технической конференции, 2016 год / Самарский государственный технический университет. - Самара, 2016. - С. 179-185.
4. Белостропова В. Э. Влияние альтернативной энергии на окружающую среду // Научные достижения и открытия современной молодежи. - 2019. - №2. - С. 77-79.
5. Мельникова Е.А. Архитектурные приёмы и решения при проектировании экоустой-чивой архитектуры / Е.А. Мельникова, М.Г. Донцова, О.П. Федоров // Актуальные проблемы архитектуры: материалы 70-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, 5-7 апреля 2017 года / Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. - Санкт-Петербург, 2017. -С. 229-233.
6. 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. - М.: Интернаука, 2017. -С. 8-20.
7. Колосова И.И. Принципы формирования функционально-пространственной среды автомобильных заправочных станций за рубежом // Вестник томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2018. - №2. - С. 61-75.
8. Гридина Ю.А., Власова Т.А. Экологическая безопасность России // Экология и управление природопользованием. Сборник научных трудов, 2017. - С. 90-91.
9. Ремизов А.Н., Егорьев П.О. Экоустойчивый взгляд на интеграцию инновационных технологий в строительстве / Ремизов А.Н., Егорьев П.О. // Жилищное строительство. -2019 - № 5 (11). - С. 17-24.
10. Федоров О.П. Методика прогнозирования тенденций развития экоустойчивой архитектуры на основе анализа международных систем экологической сертификации в архитектуре // Фундаментальные исследования. - 2016. - № 11-1. - С. 90-95.
11. Федоров О.П. «Экоустойчивая архитектура» как профессиональный термин в архитектурной деятельности // Вестник гражданских инженеров. - 2016. - №6 (59). - С. 86-90.
12. Дорохин С.В. Прохоров Д.Л. Старков Е.В. Негативное воздействие предприятий автомобильного сервиса на окружающую среду // Актуальные направления научных исследований 21 века: теория и практика. - 2015. - №4. - С. 294-299.
13. Вишняков Я.Д., Гурлев И.В. Актуальные аспекты обеспечения экологической безопасности // Интернет-журнал науковедение. - 2016. - №2. - С. 25.
сти для получения уникального архитектурного образа АЗС. Формирование инновационных технологий и инженерных устройств перед архитектором открывает новое поле для творчества - разработку выразительной архитектуры автономных АЗС.
14. Bloomberg: инвестиции в солнечную энергию снизились на четверть // ХАЙТЕК. -[Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://hightech.plus/2019/01/17/bloomberg-investicii-v-solnechnuyu-energiyu-snizilis-na-chetvert (Дата обращения: 08.11.2019).
15. ПолуэктовМ.В., Савельев В.В. Система автосервиса России: состояние, проблемы и перспективы // Автотранспортное предприятие. - 2015. - №8. - С. 45-47.
16. Якубович И.А., Эркебаев А. Автотранспортный комплекс и техногенное загрязнение окружающей среды // Проблемы технической эксплуатации и автосервиса подвижного состава автомобильного транспорта. - 2017. - С. 248-252.
17. Поляков И.А., Ильвицкая С.В. Использование средств альтернативной энергетики при формировании художественного образа в архитектуре // Международный электронный научно-образовательный журнал «AMIT». - 2017. - № 1 (38). - С. 160-173.
18. Бехль Р.К., Чибар Р.Н. Источники возобновляемой энергии и их приложения. -Джодхпур: Агробиос (международный), 2013. - 352 с.
19. Федеральный закон РФ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23.11.2009 №261-Ф3.
20. Ремизов А.Н. Стратегия развития экоустойчивой архитектуры в России // Устойчивая архитектура: настоящее и будущее. Труды междунар. симпозиума. - М.: ООО «Аде-лант», 2012. - 50 с.
THE INFLUENCE OF ALTERNATIVE ENERGY ON THE FORMATION OF THE ARCHITECTURE OF FILLING STATIONS
E.N. Valnyuk, Student A.A. Zhigalova, Student
Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering (Russia, St. Petersburg)
Abstract. The article defines the architectural solutions of gas stations taking into account energy-saving requirements and minimizing their harmful impact on the environment through the introduction of electric vehicles, some renewable energy sources (RES), identified means of expression of the basic architecture of Autonomous roadside stations using RES. Based on foreign practice, the methods of integration of architectural structures and engineering equipment were studied. In the course of the work, recommendations were prepared on the main types of alternative energy sources placement in relation to the architectural form of the gas station.
Keywords: architecture of gas stations, alternative energy, energy saving, integration of engineering equipment.
