Е. А. СУХИНИНА
ПРЕПОДАВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
В АРХИТЕКТУРЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОСНОВНЫХ РАЗДЕЛОВ МЕЖДУНАРОДНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ
При усовершенствовании рабочей программы по дисциплине СДА. В.ОЗ «Энергосберегающие здания» для студентов 5 курса специальности «Архитектура» за основу была взята наиболее часто используемая структура разделов международных систем экологического сертифицирования объектов недвижимости.
В учебном проектировании на старших курсах все дисциплины подчинены основной дисциплине «Архитектурное проектирование» и без знания экологических азов строительства невозможно проектировать на современном этапе.
Экологические стандарты, на текущий момент времени, являются основными документами, позволяющими дать экооценку по степени влияния зданий и поселений на окружающую среду и снизить расход энергии при их дальнейшей эксплуатации [4].
Сегодня, понятия энергосберегающего и экологического здания имеют схожие определения. С изучением энергосберегающих программ и приемов экологического проектирования автору представляется наиболее удачным следующее формулирование понятий энергосберегающего и экологического зданий:
- энергосберегающее здание – это самообеспечиваемое здание, при эксплуатации которого исключается негативное влияние на окружающую среду за счет использования возобновляемых источников энергии в сочетании с современным инженерным оборудованием, новыми технологическими решениями, улучшенной теплоизоляцией, что в долгосрочной перспективе способствует экономическому эффекту;
- экологическое здание – это здание или сооружение, построенное с соблюдением всех современных требований экологической безопасности, безвредное для здоровья человека, окружающей среды и ее природных компонентов.
Целью и задачами преподавания дисциплины «Энергосберегающие здания» по новой методике является:
• Изучение основ проектирования энергосберегающих зданий (гелиозданий, ветроэнергоактивных зданий, здания с применением гидро - и геотермальной энергии и др.):
- формирование у студентов представления о возможностях новых передовых технологий, применяемых в современных жилых, общественных и промышленных зданиях, при проектировании которых используются нетрадиционные виды энергии;
- знакомство с основными конструктивными, объемно-планировочными и техническими решениями энергосберегающих зданий;
• Ознакомление с международными экологическими стандартами в строительстве и их основными разделами:
- прилегающая территория;
- водоэффективность;
- энергосбережение;
- материалы и конструкции;
- отходы;
- микроклимат;
- здоровье и социальное благополучие.
• Изучение приемов экологического архитектурно-градостроительного проектирования за рубежом и в России.
На начальном этапе, чтобы лучше разобраться в таких понятиях как энергосбережение в строительстве и экологическая архитектура, по мнению автора, необходимо обратиться к истории архитектуры, рассмотрев принципы энергосбережения в первобытные времена.
При просмотре теоретического материала с показом слайдов, приемы энергосбережения и «экологического» проектирования в древности студенты распределяли по графам таблицы, соответствующие разделам экологических стандартов:
1. Прилегающая территория. Не мало важным для человека на заре цивилизации был выбор места строительства: вблизи водоема, плодородных угодий, лесных массивов. Первобытные люди пытались строить свои дома компактными. В строениях древних племен наблюдается целостность архитектурного облика, здание не спорит с внешним окружением, а гармонично вливается в него.
2. Водоэффективность. Человек с древних времен стремился жить около воды – основного жизненного источника. Недостаток водных ресурсов иногда компенсировался сбором дождевой воды. Для защиты от непогоды устраивалась кровля.
3. Энергосбережение. Для первобытных людей, основополагающих моментом было защитить себя от непогоды и сохранить тепло в пределах своего местообитания, будь то пещера, яма, или шалаш (1,6 млн лет назад). В целях сбережения тепла в жилище вели небольшие входы, иногда устраивались дополнительные тамбуры и зачастую отсутствовали окна. Стены и кровля утеплялись подручными материалами (землей, сухими водорослями, песком, дерном, снегом и др.) В качестве укрытия от дождя и ветра использовались шкуры животных, дополнительные стены из валунов, насыпи из песка и ветки деревьев. Обязательным элементом, повышающим энергоэффективность построек, был очаг, который мог располагаться как внутри строения, так и снаружи. В более поздних строениях (XV-XVI века) появляется печь или котел, служившая основным источником тепла в холодное время года.
4. Материалы и конструкции. Дома строились из подручных материалов, преобладающих в той или иной местности: деревянных палок, костей, шкур животных, валунов, ракушек, веток, соломы, земли, дерна и др. В дальнейшем люди стали использовать деревянные бревна, обтесанные камни, глину.
5. Отходы. Древний человек не задумывался об утилизации и правильном хранении отходов. В Древней Руси многие отходы использовались для топки печи.
6. Микроклимат. Ориентация по сторонам горизонта и объемно-пространственное решение построек (компактное, с внутренним двором, полуоткрытое, открытое) свидетельствует о стремлении человека подстроиться под те климатические условия, в которых он обитал.
Целью исследования данного материала становится выявление, обработка и адаптированность изученных приемов, повышающих энергоэффективность древнейших жилищ к современным принципам построения энергопассивных домов [3].
Последующее знакомство с альтернативными источниками энергии при просмотре презентаций, сделанных студентами, позволяет дать ответы на такие вопросы, как:
• Необходимость использования альтернативной энергетики в современном строительстве: ни для кого не секрет, что глобальные энергоресурсы ограничены, и проблема разумного их потребления является наиболее обсуждаемой на сегодняшний день. Практически половина потребления энергии приходится на дома и сооружения, поэтому одним из самых очевидных методов ресурсосбережения становится строительство энергосберегающих зданий.
• Эффективность использования альтернативных источников энергии в России, Саратовской области: различие климатических зон Российской Федерации создает возможность для использования разных альтернативных источников энергетики (солнца, ветра, энергия воды и др.). В южных районах нашей страны актуальным является использование гелиоустановок, для степной местности – строительство ветряных станций по выработке энергии, в гористой местности возможно использование энергии грунтовых вод.
В Саратовской области возможно использование коллекторов и солнечных батарей с апреля по сентябрь. По справочным данным в Саратовской области следующие характеристики солнечной радиации: число дней без солнца 71-99; продолжительность солнечного сияния часов в год. Дублерами могут служить ветрогенераторы, так как в Саратовском регионе преобладают северо-западные ветра, средней скоростью – 5 м/с, и тепловые насосы, использующие тепло земли.
• Преимущества, выгода, экономия – основные достоинства и недостатки данного вида энергии: снижение эксплуатационных затрат на энергоресурсы; энерго независимость зданий; повышение конкурентоспособности объекта на рынке недвижимости; улучшение экологичности зданий и забота о последующих поколениях – являются основными преимуществами при использовании альтернативной энергетики. В развитых европейских странах (Германия, Швеция, Австрия и др.) существует возможность продавать излишки энергии, полученной от возобновляемых источников соседним зданиям и получать от этого прибыль. К недостаткам можно отнести: высокую стоимость оборудования; не распространенность на российских рынках и достаточно долгий срок окупаемости установок (10-15 лет).
• Стимулы со стороны государства, позволяющие использовать нетрадиционные источники энергии (зарубежный и российский опыт): в законодательной политике в области энергосбережения стран-членов Европейского Союза предусмотрены стимулы и материальная поддержка на приобретение дорогостоящего оборудования, использующего альтернативные источники энергии: выдача субсидий; грантов; скидок; предоставление годичных квот на электроэнергию; освобождение от налогов; предоставление кредитов с низкой процентной ставкой и другое стимулирование выводит европейские страны на первые места по показателям доли энергии, полученной из возобновляемых источников.
К сегодняшнему моменту в России так же ведутся разработки в данной области: создан Совет по экологическому строительству – RuGBC; Совет по экоустойчивой архитектуре – НП СПЗС; внедрены системы экологического сертифицирования объектов недвижимости и введен ряд мер по продвижению политики в области энергосбережения, что в скором времени, несомненно, даст положительные результаты.
Просмотр презентаций, видеофильмов, журналов, учебных пособий, справочников способствует лучшему усвоению учебного материала при последующем знакомстве студентов с разными подходами использования альтернативной энергетики: оборудование, сделанное своими руками в бытовых условиях и использование нетрадиционных источников в крупных масштабах в виде станции по выработке энергии [1, 2].
Для закрепления знаний, студентам было предложено разработать собственную модель энергоэффективного дома в виде зарисовки и макета из картона, используя ранее изученные принципы и объемно-планировочные решения энергосберегающих зданий.
Анализ современных приемов экологического проектирования (зеленые крови; биоочистные сооружения; георешетки; биологическая мостовая; экологичные материалы в строительстве и отделке; материалы из вторичного сырья; быстровозводимые модульные, каркасно-обшивные, блочные здания) позволяют перейти к изучению нового направления в архитектуре - «Зеленого» строительства и начать более подробное знакомство с международными экологическими стандартами: BREEAM (Великобритания); LEED (США); DGNB (Германия); НП СПЗС – малоэтажные здания, «Зеленые стандарты», Корпоративный Олимпийский «зеленый» стандарт (Россия). [4]
Обсуждение как реализованных проектов, соответствующих международным экологическим стандартам за рубежом, в России, так и оценка студенческих работ с позиции экологичности (клуб, досуговый центр, поселок, школа, жилой район) и возможность использования «зеленых» приемов в дипломном проектировании, позволяет студентам на конкретных примерах лучше разобраться в сложной области экологического проектирования.
Лучшему усвоению материала по экопроектированию и стандартам в строительстве способствует экооценка одного из современных объектов, построенных в Саратове по какой-либо системе на выбор.
При работе в группах по три человека студентами был произведен предварительный анализ и последующая экореабилитация некоторых объектов недвижимости: ТРЦ «Триумф Молл» по адресу ул. Зарубина, 167; ТЦ «Сиеста», ; БЦ «Ковчег», ул. Вавилова, 38/114 и другие.
В начале производилась оценка существующего положения: характеристика места расположения; доступности объекта в городской среде; взаимосвязи с прилегающей застройкой; трудовых процессов, протекающих в здании; количества рабочих мест; количества посетителей в день; конструктивных элементов; материалов; цветового решения; энергоэффективности оболочки здания; естественного освещения; естественной вентиляции и инженерных сетей.
За тем предстояла экореабилитация объекта при помощи экологического стандарта LEED (США) с начислением баллов, при условии использования новых «зеленых» технологий в здании, позволяющих повысить его энергоэффективность и экологичность.
Так, в «Триумф Молле» группой студентов была предложена следующая экореабилитация:
1. Прилегающая территория:
- поддержка биоразнообразия территории за счет обустройства парковой зоны с юго-восточной стороны здания;
- отказ от наземной парковки рядом со зданием, в целях повышения экоустойчивости прилегающей территории;
- организация парковочных мест для велосипедистов;
- устройство биологической мостовой по периметру здания.
2. Водоэффективность:
- сбор дождевой и повторное использование «серой» воды;
- установка сенсорных регуляторов и датчиков, позволяющих минимизировать водопотребление.
3. Энергосбережение:
- повышение энергоэффективности оболочки за счет дополнительного наружного утепления стен здания;
- сокращение выбросов CO2 и загрязнения атмосферы, за счет использования возобновляемых источников энергии - солнца (установка солнечных коллекторов на кровле здания) и ветра (установка ветряков при главном входе на металлической конструкции);
- устройство пассивных буферных зон в остекленных галереях 1-го этажа.
4. Материалы и конструкции.
- наружная облицовка здания экопанелями из переработанной древесины;
- замена внутренней искусственной отделки стен экологическими материалами.
5. Отходы:
- раздельный сбор мусора в контейнеры, установленные на заднем дворе территории торгового центра с последующей утилизацией и переработкой;
- повторное использование каркаса после окончания жизненного цикла здания.
6. Микроклимат:
- эксплуатируемая зеленая кровля;
- вертикальное озеленение южной стены торгового центра для уменьшения перегрева в жаркое время года;
- достаточное количество естественного освещения;
- организация возможности естественного проветривания здания.
Предложенные мероприятия по предварительной экологической оценке по системе LEED, позволяют набрать 70 баллов, что дает возможность получить «золотой» сертификат экологичности в будущем.
Закреплением изученного материала становится знакомство с современным опытом проектирования экопоселений и Экополисов в России и за рубежом.
____________________
1. Князева аспекты выбора материалов в архитектурном проектировании. – М.: «Архитектура-С», 2006. – 295 с.
2. , , Шилкин здания. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2003. – 200 с.
3. Основные положения по проектированию пассивных домов / Перевод с немецкого с дополнениями под редакцией – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008. – 144 с.
4. Зеленое строительство. Стандарты и методология / Экопедия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ecorussia. info/ru (дата обращения: 03.11.11).
