30 Дек

«НУЛЕВОЙ» ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ДОМ И ГОРОД




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:
Авторы:
DOI:

Для решения актуальных экологических проблем планеты и городов необходимо обеспечить экологическое равновесие между городами и природой, сократить потребление невозобновимых ресурсов, уменьшить загрязнения и другие негативные вмешательства в природу, сохранить значительную часть природы в естественном состоянии, и при этом обеспечить высокое качество среды жизни. Существенная роль в решении этих задач принадлежит новому направлению в строительстве — возведению так называемых «нулевых» домов, с постепенным переходом к «нулевым» экологичным кварталам и «нулевым» городам [1-10]. Автор предлагает широкую концепцию «нулевых» интеллектуальных зданий и городов, основанную на трех принципах: минимальное вмешательство в природу, наименьшее потребление поступающих из городских сетей расходуемых ресурсов (электрической и тепловой энергии, питьевой воды и пр.), малые отходы в процессе цикла жизни здания. «Интеллектуальные» системы «нулевых» зданий и городов помогают сбережению ресурсов, повышению качества среды жизни, организации контроля состояния здоровья жителей и физического состояния конструкций зданий. Минимальное вмешательство в природу означает «нулевую» площадь застройки, достигаемую надземным (на опорах) и полуподземным размещением зданий, а также застройкой ранее не застраиваемых территорий (неудобий) с сохранением ровных природных территорий в естественном состоянии. Положительный экологический эффект от такого строительства усиливается дополнительным озеленением свободных поверхностей зданий. При этом минимальны помехи естественному круговороту веществ, в первую очередь воды и воздуха. «Нулевые» здания не являются препятствием для естественного движения атмосферных вод. При таком строительстве минимальны препятствия передвижению жителей и миграциям местных мелких животных. Для улучшения позитивного восприятия зданий применяется сенсорное визуальное природоподобие: формы зданий криволинейны, высота ограничена, свободные поверхности крыш и стен покрыты озеленением. Используются только экологичные строительные материалы; в зданиях и сооружениях создаются экологические ниши для небольших местных животных, в первую очередь птиц.

Важным свойством «нулевого» дома является «нулевое» потребление поступающей из городских сетей энергии и других расходуемых ресурсов. Оно достигается энергоэкономичностью здания; выработкой энергоактивными системами возобновимой электроэнергии и энергии для отопления; применением естественной вентиляции и кондиционирования без использования электроэнергии; снижением затрат на внутреннее освещение; сокращением водопотребления путем вторичного использования атмосферной воды и слабо загрязненной воды из ванн и кухонь. Для «нулевой» эмиссии загрязнений применяют дифференцированный сбор и утилизацию отходов, экологическую канализацию, повторно используемые материалы и конструкции. С этой же целью рекомендуется предварительное (на стадии проектирования) приспособление здания к будущей смене функций без разборки основных несущих конструкций, или с разборкой и с вторичным использованием материалов.

«Нулевой» экологический дом рекомендуется проектировать и строить так, чтобы архитектурно-планировочные и конструктивные решения позволяли экологически модернизировать объект. Дальнейшим расширением и углублением концепции «нулевого» дома должен быть переход к «нулевым» экологическим кварталам в городе, «нулевому» экологическому городу и к «нулевой» экологической стране с «нулевым» вмешательством в природу, «нулевым» потреблением невозобновимых ресурсов, «нулевой» эмиссией загрязнений.

Принципы проектирования экологического «нулевого» дома таковы:

  1. Создание здоровой внешней и внутренней среды жизни. — Экологическая гармония здания и природы. — Экологическая красота здания, красивая визуальная среда. — Близкая к природной звуковая среда в здании и рядом с ним. — Близкая к природной среда запахов. — Создание экологически обоснованного объема внутренней и внешней среды на одного жителя. — «Интеллектуальные» системы для контроля качества среды. — «Интеллектуальные» системы в здании и вне здания для контроля состояния здоровья жителей. — Экологическая комфортность здания и территории.

«Нулевые» здания должны быть многофункциональны и наряду с основной функцией (жилой дом, промышленное здание, и т.д.) выполнять одну или несколько функций защиты природы. Они могут очищать загрязненный воздух и воду через поверхности зданий, контактирующих с воздухом и подземными водами путем установки на всех поверхностях стен фильтров с циркуляцией загрязненного воздуха и воды (рис. 1).

Рис. 1. «Нулевые» здания: а – с использованием возобновляемых источников энергии; б – с очисткой загрязненных воздуха и воды: 1 – надземное здание; 2 — зимний сад; 3 — естественная вентиляция; 4 — солнечная батарея; 5 — ввод света отражающими жалюзи; 6 — дневной свет в подвале; 7 — компьютеры для получения данных от датчиков; 8 — деревья под зданием; 9 — солнечная энергия для ночного освещения; 10 – «живые машины» для очистки фекальных вод; 11-тепловой насос; 12 — сбор «серой» воды; 13 – вертикальное озеленение; 14 – загрязненный воздух; 15 – ветровая турбина; 16 – канал для воздуха; 17 – фильтр; 18 – загрязненная вода; 19 – насос; 20 — перфорированная труба; 21 – подземная часть здания; «А», «Б» — узлы

  1. Сохранение природы и сокращение площади застройки. — Здания, поднятые над поверхностью грунта на высоту одного этажа, с озеленением поверхности под ними; надземно – подземные здания с развитой подземной частью. — Обвалованные (полуподземные) здания с озеленением поверхности над ними, с естественным освещением. — Здания на неудобъях (на склонах, в лощинах, и пр.). — Озеленение всех доступных вертикальных и горизонтальных поверхностей. Здания – «зеленые холмы». — Создание укрытий (ниш) для птиц и мелких животных. — Пермакультура, производство экологически чистой продукции на всех озелененных поверхностях.
  2. Экологически и экономически сбалансированный выбор строительных материалов. — Возобновляемые материалы. — Повторно используемые материалы; конструкции, приспособленные к разборке. — Материалы, не загрязняющие воздух, воду и почву в течение цикла жизни. — Материалы, улучшающие состав воздуха. — Местные строительные материалы. — Материалы и конструкции, требующие минимума энергии для их производства, монтажа и разборки.
  3. Экономическая эффективность эксплуатации, независимость от внешних сетей. а. Энергоэффективность и возобновимая энергия. — Оптимальная ориентация здания для лучшей инсоляции, затенения, и улучшенного естественного освещения. — Эффективный микроклимат в здании. — Эффективные теплозащитные свойства ограждающих конструкций стен и кровель, окон и дверей. — Энергоэффективные системы нагрева, проветривания, кондиционирования, не требующие подвода электроэнергии. — Возобновляемые источники энергии: гелиоэнергоактивные, ветроэнергоактивные, геоэнергоактивные, гидроэнергоактивные, биоэнергоактивные системы. Пассивные системы отопления. — Минимизация электрических нагрузок от освещения, приборов, и оборудования. Энергосберегающее оборудование.

б. Эффективность водопотребления и водопользования. — Сбор, хранение и использование дождевой воды и воды после ванн для ирригации и смыва в туалетах. — Минимизация затрат на санитарную обработку воды путем повторного использования «серой» (дождевой, после ванн) воды и экономящих воду устройств. — Система хранения воды в процессе эксплуатации здания. — Использование альтернативных методов обработки загрязненных стоков («черной» воды – стоков из туалета), в том числе «живых машин» (искусственных экосистем с флорой и фауной, с густой растительностью), без отвода стоков во внешние сети. — Общие для зданий системы сбора и повышенного потребления воды.

в. Эффективность использования материалов, их сохранение и рециркуляция. — Применение экологически и экономически эффективных материалов; максимизация использования материалов из возобновимых ресурсов (древесина, прессованная солома, торф). — Материалосберегающие конструкции (пространственные, предварительно напряженные, многопустотные керамические, и пр.). — Решения, пригодные для разборки и демонтажа при минимальных потерях. — Повторное использование сборных частей здания, оборудования, мебели. — Материалы с минимумом затрат энергии и труда при разборке.

  1. Экологическое воздействие здания. «Нулевые» отходы. — Система сокращения и утилизации отходов от здания и участка. — Исключение негативных воздействий при строительстве, эксплуатации и разборке. — Исключение негативных сенсорных воздействий. — Сохранение ландшафтной целостности участка, растительности. — Использование местных растений для культурных ландшафтов. — Использование «зеленых» изгородей вокруг зданий, и «зеленых коридоров» в экологическом каркасе города.
  2. Экологическое качество внутренней среды. — Сокращение содержания вредных летучих веществ в строительных материалах. — Минимизация возможности для роста микробов. — Контроль поступления свежего воздуха. — Контроль наличия и состава вредных летучих веществ в здании. — Минимизация загрязнений от деловой и бытовой деятельности жителей. — Акустический, световой, запаховый контроль. — Доступ к дневному свету, к общественным удобствам.
  3. Создание комплексов «нулевых» экологичных зданий – экологичных кварталов, экологичных городов. Решение экологических проблем комплексов зданий. — Создание общих систем для комплекса зданий (водопользования, сбора «серой» воды, солнечных батарей, ветроагрегатов, очистки сточных вод, и др.). — Создание единого архитектурно-ландшафтного ансамбля. — Обеспечение легкого доступа с помощью массового транспорта, пешеходного движения, с помощью велосипедов по специальным дорожкам. — Климатические характеристики, влияющие на проект здания и на выбор строительных материалов. — Инфраструктура для рециркуляции после разрушения.

Большой вклад в сбережение ресурсов, в повышение качества среды жизни могут внести «интеллектуальные» здания. «Умными» могут быть любые здания – жилые дома, учреждения, производственные объекты, и пр. Обычно они включают системы датчиков (рецепторов), которые передают текущую информацию в процессор ЭВМ, анализирующий ее с помощью загруженных в него экспертных систем ЭС, и дающий команды исполнительным механизмам – эффекторам (рис. 2).

Рис. 2. Схема интеллектуального здания

«Умные» здания обычно оборудуются системами: -энергоснабжения, освещения, отопления, водоснабжения, кондиционирования и службы безопасности (противопожарная, антисейсмическая, охрана дома и др.); -телекоммуникационными — сети связи, оптико-волоконные кабельные сети, спутниковой связи, подключение к банкам данных; эти системы позволяют получать информацию в соответствии с профилем организации – владельца интеллектуального здания; -автоматизации учреждений, в том числе автоматизации системы контроля качества внутренней среды здания и некоторого объема внешнего пространства; -автоматизации транспорта; -централизованного сбора и утилизации отходов. -в некоторых решениях предлагаются машины церебральной релаксации, посылающие через наушники и очки звуковые и световые сигналы с комбинацией различных частот по специальным программам против  бессонницы, стресса, невроза и др.

Интеллектуальные здания могут выполнять такие функции: 1. Контроль и оптимизация использования всех ресурсов (энергия, газ, питьевая вода, и т.д.) для сокращения их потребления. 2. Контроль и поддержка экологически обоснованного качества внутренней и внешней окружающей среды внутри и вне зданий. 3. Контроль состояния зданий и стройматериалов, основания и фундаментов, статических и динамических нагрузок и особых воздействий. 4. Контроль и поддержка хорошего состояния здоровья жителей. 5. Контроль естественных воздействий (землетрясение, и т.д.). 6. Экологическое образование в образовательных учреждениях. 7. Контроль окружающей среды внутри и вне зданий для защиты против преступников (нежелательные и опасные люди).

Города с интеллектуальными системами могут выполнять такие функции:

  1. Контроль и поддержка хорошего состояния здоровья жителей с интеграцией интеллектуальных зданий и больниц в объединенной сети. 2. Контроль и управление городской инфраструктурой, включая потоки транспорта, товаров, энергии и другие потоки ресурсов, денежные потоки и т.д. для поддержки обоснованного функционирования города. 3. Городской контроль состояния социально-экологической системы посредством интеллектуальных социальных сетей. 4. Контроль и поддержка экологически обоснованного состояния природы. 5. Городской контроль экстраординарных ситуаций и своевременного вмешательства для поддержки безопасности.

Будущие интеллектуальные функции на глобальном уровне: 1. Контроль и своевременное вмешательство для поддержки экологического баланса и сохранения объема природы в масштабе планеты. 2. Контроль ближнего и дальнего космоса и своевременное вмешательство для поддержки безопасности планеты. 3. Контроль экстраординарных ситуаций в масштабе планеты и своевременного вмешательства для поддержки безопасности планеты. В целом «нулевой» интеллектуальный город (рис. 3) должен содержать все описанные выше системы; при реконструкции существующих городов возможна постепенная замена систем и объектов на экологические решения.

Рис. 3. Схема «нулевого» экологического города с экологическими зданиями: 1 — надземные здания: 2 — подземные части зданий; 3 — зеленые крыши; 4 – почвенно-растительный слой; 5 – подземные сооружения; 6 – подземные улицы с солнечным освещением; 7 – здания — «зеленые холмы»

Литература:

  1. Тетиор А.Н. Строительная экология. — Киев, Вища школа, 1991. — 266 с.
  2. Тетиор А.Н. Экологическая инфраструктура. — М.: МГУП, 2002; 2014. – 426 с.
  3. Тетиор А.Н. Городская экология. — М.: Академия, 2006. 3 издания. – 331 с.
  4. Тетиор А.Н. Арх.-строительная экология. — М.: Академия, 2008. – 347 с.
  5. Тетиор А.Н. Полифункциональные территории, здания и сооружения. — М.: МГУП, 2008. – 276 с.
  6. Тетиор А.Н. Социальные и экологические основы архитектурного проектирования. — М.: Академия, 2009. – 232 с.
  7. Тетиор А.Н. Экологическая гармония, красота и комфортность города. — М.: МГУП, 2010. – 312 с.
  8. Тетиор А.Н. «Нулевой» экологичный дом. — М.: МГУП, 2011. — 241 с.
  9. Тетиор А.Н. Архитектурно-строительная экология. Устойчивое строительство. — Тверь, 2003. – 402 с.
  10. Тетиор А.Н. Экосити: проблемы, решения. — Тверь, 2005. – 312 с.
    «НУЛЕВОЙ» ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ДОМ И ГОРОД
    Written by: Тетиор Александр Никанорович
    Published by: басаранович екатерина
    Date Published: 06/19/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)
    Available in: Ebook