10226

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Е.Ю. Агеева

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ЗДАНИЙ

Учебно-методическое пособие

по подготовке к лекциям, практическим, семинарским занятиям для студентов направления подготовки 08.04.01. Строительство, направленность (профиль) Теория и проектирование зданий и сооружений

Нижний Новгород

2016

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Е.Ю. Агеева

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ЗДАНИЙ

Учебно-методическое пособие

по подготовке к лекциям, практическим, семинарским занятиям для студентов направления подготовки 08.04.01. Строительство, направленность (профиль) Теория и проектирование зданий и сооружений

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

2

УДК

Агеева Е. Ю. Особенности проектирования энергоэффективных зданий [Электронный ресурс]: учеб. - метод. пос. / Е. Ю. Агеева; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 88 с; ил. 1 электрон. опт. диск (CD-R)

В учебном пособии изложен систематизированный материал по истории проектирования энергоэффективных зданий. Рассматриваются особенности проектирования объемнопланировочных решений энергоэффективных зданий, особенности строительства на каждом этапе. Рассмотрены наиболее выдающиеся энергоэффективные жилые здания, проанализированы решения планов, структура зданий. Рекомендуется преподавателям, аспирантам, магистрантам и студентам специальностей «Архитектура», «Промышленное и гражданское строительство».

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекционным и практическим занятиям по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, направленность (профиль) Теория и проектирование зданий и сооружений.

© Е.Ю. Агеева, 2016 © ННГАСУ, 2016.

3

Содержание

1. Мировой опыт проектирования, строительства и эксплуатации энергоэффективных

1.2Современный отечественный опыт проектирования и строительства

энергоэффективных многоэтажных и средней этажности жилых зданий………… ………..…..…15

1.3 Мировые и российские стандарты нормирования энергоэффективности …… …… ….29

2.Особенности формирования архитектурно-планировочных решений

4

1. Мировой опыт проектирования, строительства и эксплуатации энергоэффективных зданий

1.1. Этапы развития энергоэффективных зданий

«Энергоэффективные здания» как новое направление в экспериментальном строительстве появились после мирового энергетического кризиса 1974 года [73].

Всамом начале строительства подобных зданий вплоть до начала 90-х годов XX века основной интерес представляло изучение мероприятий по экономии энергии.

Всередине 1990-х годов внимания переносится на изучение проблемы эффективности использования энергии, и приоритет отдается тем энергосберегающим решениям, которые одновременно способствуют повышению качества микроклимата помещений, без увеличения оплаты для пользователя.

ВXXI веке термин «энергоэффективность» получает новое смысловое наполнение, которое заключается в том, что необходимо проектировать энергосистемы, основанные на использовании альтернативных (возобновляемых) источников энергии. Это позволит сократить количество вредных выбросов, получаемых при применении традиционных источников энергии (нефть, уголь, газ) и минимизировать ущерб, наносимый природной среде. В основе концепции проектирования современных многоэтажных зданий лежит идея: качество окружающей нас среды оказывает непосредственное влияние на качество жизни как дома, так и на рабочем месте или в местах общего пользования.

Таким образом, предпосылка более экономно и совершенно использовать энергоресурсы более чем за сорок лет (с 1974 по 2015 гг.) превратилась в исходный пункт рассуждения о необходимости создания связи объектов человеческой жизнедеятельности (в т.ч. зданий и сооружений) с природной средой. Это положение в дальнейшем ляжет в основу таких направлений в архитектуре как бионика, биоклиматическая архитектура и т.д.

Врезультате проведенного анализа энергоэффективных высотных и многоэтажных зданий и их проектов выявлены объекты, в которых применены передовые технологии, основанные на использовании альтернативных источников

5

энергии. Процесс развития условно энергоэффективных зданий поделен на три этапа.

Этапы развития энергоэффективного строительства. 1. «Разобщенность» (1974 г - 1998 г).

Прослеживается тенденция «разобщенности» архитектуры и энергетики. Первоначально здание являлось только оболочкой, «экспериментальной площадкой» для апробации и проверки различных исследований и технологий в области энергетики. Внимание концентрировалось не на особенностях архитектуры, а на характеристиках энергооборудования, показателях теплопроводности, коэффициентах теплоизоляции объекта и т.п. Характерными примерами данного этапа являются: первое энергоэффективное высотное здание в г. Манчестере (США) (рис. 1), «EKONO-house» в Финляндии (рис. 2), жилые дома в Остербро (Оsterbro) и во Фредериксберге недалеко от Копенгагена (рис.3) [32].

Рисунок 1. Первое высотное энергоэффективное здание, США.

Источник: http://www.c-o-k.ru/review/samye-izvestnye-v-mire-energoeffektivnye-zdaniya.

6

Рисунок 2. Здание «EKONO-house», Финляндия.

Источник: http://www.c-o-k.ru/review/samye-izvestnye-v-mire-energoeffektivnye-zdaniya.

Рисунок 3. Жилой дом в Остербно, Дания.

Источник: http://www.c-o-k.ru/review/samye-izvestnye-v-mire-energoeffektivnye-zdaniya.

2. «Симбиоз» (1998г – 2007 г).

Проведенные за более чем 20 лет исследования и эксперименты привели к тому, что в 1998 году в Германии было построено высотное здание, соединившее в себе передовые энергоэффективные технологии и качественное архитектурное решение - здание «Коммерцбанка» во Франкфурте-на-Майне (рис. 4). Это здание создано как для сотрудников, так и для посетителей. Оно заключает в себе не только экономичную форму и эффективную планировку, но и качество пространства, физический и психологический комфорт, свет, воздух и вид на город, работу и отдых, а также ритм рабочего дня.

7

Рисунок 4. Здание «Коммерцбанка» во Франкфурте-на-Майне.

Источник: http://www.videoradio.ru/stati/kommercbank_(frankfurt-na-maine_germaniya).htm.

С 1998 по 2008 гг. в мире возводятся объекты на основе «симбиоза» архитектуры и энергетики, в которых применяемые технологии позитивно влияют на образ сооружения. Пример такого подхода – башня 30 St Mary Axe, построенная в Лондоне (рис. 5).

Рисунок 5. Архитектор Норман Фостер. Башня Мэри-Экс, 30, Лондон.

Источник: http://www.wonderfulnature.ru/London_architec.php

3.«Целостность» (2008г – настоящее время.)

С2008 года в высотном строительстве прослеживается тенденция, в которой объемно-планировочное решение здания – это «манифест» использующихся в нем

8

энергоэффективных технологий. Разумеется, глядя на небоскреб, человек в состоянии увидеть только некоторые из применяемых в объекте технологий, как правило, это ветро- и гелиоустановки. Это связано с тем, что основной элемент первой – это винт с лопастями, а второй – солнечные батареи или фотоэлектрические панели.

В настоящее время включение подобных энергоустановок в архитектурное решение здания свидетельствует не только об их наличии (что очевидно), но также и о том, что они – часть большой энергетической системы здания. Зачастую в высотных зданиях существует комплекс технологий, использующих альтернативные источники энергии.

Подобное желание «выделиться» продиктовано спецификой данного типа объектов. В основе появления небоскреба в той или иной степени лежат человеческие амбиции. Это могут быть амбиции отдельного человека (Башня Трампа, 202 м, Нью-Йорк), компании (башня Мэри-Экс, 30, 180 метров, Лондон) или целой страны (Тайбэй 101, 590 м, Тайвань).

Главной характеристикой высотного и многоэтажного здания, как видно из самого словосочетания, является высота. Чем она больше, тем дороже строительство и эксплуатация небоскреба в дальнейшем. Основные затраты приходятся на обеспечение теплом, водой и электричеством. Поэтому в XXI веке появился второй, не менее значимый показатель «успешности» небоскреба – его энергоэффективность. Поскольку высота может быть оценена визуально (приблизительно), возникла идея «проиллюстрировать» и используемые энергетические технологии. Однако здесь есть важная особенность – хаотичное, сумбурное или же подчиненное лишь архитектурному замыслу расположение энергоустановок намного снижает их коэффициент полезного действия.

Этот факт быстро осознали архитекторы, и первым зданием с продуманным расположением энергоэффективных установок стал Всемирный торговый центр в Бахрейне (Рис. 6). Это сооружение ознаменовало переход к следующему тренду в высотном энергоэффективном строительстве – « целостности». В нем смонтированы три огромные ветротурбины (диаметр каждой 29 метров), которые

9

крепятся на переходах между двумя частями здания. Оба здания и ветроустановки

– это разные объекты. В переходах между ними расположены технические помещения для обслуживания турбин, в них установлена инженерия для преобразования энергии ветра в электричество, которое используется в торговом центре. Форма частей здания позволяет концентрировать и направлять потоки воздуха для постоянной работы турбин. При этом, энергоустановка находится не в контуре здания, а подвешена между его частями. Этот небоскреб стал первым, где был сделан визуальный акцент на энергоэффективные технологии.

Рисунок 6. Всемирный торговый центр в Бахрейне.

Источник: http://orelireshka24.ru/tag/bahrain/.

Развитие этой тенденции в дальнейшем привело к более органичной интеграции энергоустановок в объем высотного здания. Объекты, «иллюстрирующие» свою энергоэффективность, стали возникать повсеместно: «Бурж Аль-Таква» (ОАЭ. рис. 7), «Маяк» (Дубай, ОАЭ. рис. 8), «Жемчужная река» (Гуанчжоу, Китай. рис.9) .

10