В связи с ростом населения и индустриализацией резко увеличилась миграция из сельской местности в города. Это привело к быстрой урбанизации, ухудшению экологической обстановки и жилищным проблемам, что в конечном итоге привело к нездоровой и неправильной практике строительства и увеличению потребления энергии.
С увеличением спроса на энергию большая часть природных ресурсов используется в строительстве, особенно в высотных сооружениях. Удовлетворить энергетические потребности высотных зданий с помощью невозобновляемых ресурсов становится все труднее и труднее.
Для того чтобы удовлетворить растущий спрос на энергию, необходимо эффективно и продуктивно использовать имеющуюся энергию. С этой целью в статье рассматривается концептуальная схема, которой придерживались в самых известных в мире высотных зданиях.
1. Visionaire Building, Нью-Йорк
Здание Visionaire состоит из 35 этажей и является главным примером экологичного жилого строительства. Здание высотой 110 м получило звание самого высокого здания с точки зрения энергоэффективности благодаря преданной и опытной команде профессионалов, работающей над общей целью улучшения окружающей среды. В следующих пунктах описаны проектные подходы, использованные при строительстве здания Visionaire как энергоэффективного здания:
На восточном и западном фасадах здания установлены интегрированные в здание фотоэлектрические панели (BIPV) для получения электрической энергии.
В здании установлена система хранения дождевой воды, которая использует накопленную на крыше дождевую воду для полива зеленых насаждений.
Около 35% электрической нагрузки здания обеспечивается за счет возобновляемых источников энергии.
Во внутренних помещениях был использован самовозобновляющийся строительный материал, такой как бамбук.
Применение зеленой кровли способствует снижению эффекта теплового острова.
Были использованы перерабатываемые и эластичные строительные материалы, а в ходе строительства было обеспечено эффективное использование материалов.
Материалы, использованные в конструкции, были предоставлены из местного региона. Таким образом, была достигнута экономически устойчивая конструкция.
Во время строительства использовались нетоксичные строительные материалы.
Изоляционные стекла на внешних стенах уменьшают приток или потерю тепла на 50%.
Полноразмерные стекла от пола до потолка позволяют лучше использовать естественное освещение.
В здании имеется система очистки сточных вод, которая позволяет повторно использовать сточные воды в здании.
Система фильтрации воздуха обеспечивает поступление свежего воздуха внутрь здания.
Чтобы свести к минимуму потребление электроэнергии, системы отопления и охлаждения работают на газе.
Здание Visionaire, Нью-Йорк
2. Солер Билдинг, Нью-Йорк
Здание Solaire – это 27-этажное жилое здание высотой 86 м. Строительство этой железобетонной каркасной конструкции началось в 2001 году и было завершено в 2003 году. Ниже рассматриваются принципы и стратегии, принятые при строительстве этого энергоэффективного здания:
Для уменьшения эффекта городского острова тепла в здании использован метод “зеленой крыши”.
Почти 70% дождевой воды собирается на крыше здания и используется для полива зеленых насаждений.
Избыток воды, не впитанный зелеными насаждениями, собирается вместе с серой водой в резервуаре и после фильтрации используется для полива зеленой кровли и парковой зоны.
Для утилизации сточных вод предусмотрена анаэробная система переработки сточных вод. Резервуар для сточных вод расположен под землей, чтобы уменьшить дефицит пространства.
25% энергии, необходимой для здания, поставляется солнечными батареями. Обеспечение энергией за счет солнечных батарей минимизирует расходы на использование энергии.
Две трети строительных материалов были получены из местных источников.
Почти 93% отходов, образовавшихся в ходе строительства, были переработаны на строительной площадке.
Благодаря выбору строительных материалов, пригодных для вторичной переработки, повысилась эффективность использования источников энергии здания.
Для контроля качества воздуха в помещениях предусмотрена система фильтрации воздуха, а для отделки внутренних помещений выбраны материалы, не содержащие вредных компонентов.
Правительство предоставило налоговые льготы для строительства этого энергоэффективного сооружения. Экономия от снижения расходов на строительство была использована для повышения энергоэффективности здания.
Здание “Солер”, Нью-Йорк
3. Башня Хелена, Нью-Йорк
Башня представляет собой 39-этажное жилое здание, состоящее из железобетонных колонн и безбалочных перекрытий. Строительство башни началось в 2003 году и было завершено на высоте 122 м в 2005 году. Для создания энергоэффективного здания в следующих пунктах описаны проектные подходы, которые были использованы при строительстве башни “Елена”:
Применение зеленой кровли способствует снижению эффекта городского теплового острова.
Дождевая вода собирается и используется в подходящих местах для орошения.
20% потребности здания в электроэнергии обеспечивается солнечными батареями.
50% материалов, использованных при строительстве здания, были предоставлены местными поставщиками. Таким образом, поощрялось использование местных материалов.
Для снижения вредного воздействия солнечного света на внутренние помещения были использованы высокоэффективные фасадные элементы.
Эффективность использования энергии и источников была повышена за счет использования при строительстве перерабатываемых строительных материалов. Таким образом, расходы были снижены, а экологическое загрязнение сведено к минимуму.
Потребность конструкции в энергии удовлетворяется за счет возобновляемых ресурсов, таких как ветер и солнечная энергия.
Для минимизации вредного воздействия ультрафиолетовых лучей на мебель было использовано высокоэффективное двойное стекло.
Для лучшего использования естественного света снаружи был использован бетон, усиленный стеклом.
Для вентиляции помещений без оконных проемов на окнах были предусмотрены вентиляционные водоотводы.
Двери и шкафы были изготовлены из панелей, которые состоят из стеблей пшеницы. Такие панели являются экологически чистыми, нетоксичными и пригодными для вторичной переработки, что способствует сокращению отходов.
Внутри здания используются энергосберегающие выключатели.
В туалетах используются сточные воды, полученные с водоочистной станции.
Система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) была устроена таким образом, что покрывала ¾ площади здания.
Для минимизации энергопотребления были использованы все устройства с индикацией energy star.
Башня Хелена, Нью-Йорк
4. Башня Бурдж Мохаммед бин Рашид, Абу-Даби
Эта жилая башня имеет в общей сложности 38 этажей и высоту 382 м. Ее строительство началось в 2007 году и было завершено в 2014 году. Чтобы удовлетворить растущий спрос на энергию, при строительстве башни Burj Mohammed Bin Rashid были применены следующие стратегии:
Для повышения энергоэффективности здания была использована система тройных наружных стен.
Наружные стены были облицованы высокоотражающим материалом, который требует минимального уровня обслуживания для снижения эффекта теплового острова. Таким образом, было улучшено требование по снижению тепла внутри здания.
Энергетические характеристики здания были улучшены за счет использования солнечных батарей.
На фасаде были использованы затеняющие компоненты для уменьшения тепла и обеспечения лучшего визуального восприятия.
Ориентация башни была такой, чтобы уменьшить влияние солнца.
Крыши были спроектированы таким образом, чтобы обеспечить возможность установки максимального количества солнечных панелей.
Электроэнергия поставлялась из регионального центра, а естественная вентиляция поддерживалась открывающимися окнами.
Для экономии воды была использована высокоэффективная водопроводная арматура.
В саду выращивались местные виды растений, чтобы снизить потребность в воде для полива.
При строительстве использовались местные материалы, чтобы снизить затраты на их транспортировку.
Башня Бурдж Мохаммед бин Рашид, Абу-Даби
5. Здание Telus Garden, Канада
Строительство башни началось в 2012 году и было завершено на высоте 167 м в 2016 году. Башня расположена в Ванкувере, Британская Колумбия, Канада, и состоит в общей сложности из 53 этажей. Это офисное здание. Ниже рассматриваются проектные параметры, включенные для эффективного использования энергии при строительстве здания Telus Garden Building:
Здание получило как платиновый сертификат LEED Platinum, так и золотой сертификат LEED Golden.
На крыше было установлено около 300 фотоэлектрических панелей, которые ежегодно вырабатывают 65000 кВт/ч электроэнергии.
Для снижения эффекта теплового острова была установлена система “зеленой” кровли.
Для снижения энергопотребления была установлена энергоэффективная система освещения, чувствительная к движению.
В здании установлена полностью интегрированная система “умного здания”, которая управляет всеми системами, включая энергоэффективное освещение, отопление, охлаждение и дымовую сигнализацию. Эта система обеспечила циркуляцию свежего воздуха вместо рециркулирующего.
На крыше была установлена система сбора дождевой воды, и вода используется в соответствующих местах, например, для садоводства.
В здании установлена система, преобразующая тепло внутри помещений для нагрева воздуха и воды, благодаря чему сократилось потребление электроэнергии из региональной энергосистемы. Таким образом, каждый год предотвращается выброс примерно 1000 тонн газа CO2.
Поскольку здание расположено в непосредственной близости от Sky Train, в нем находится станция для зарядки электромобилей и велосипедов.
При финансировании офисных зданий использовалась “зеленая” ипотечная облигация.
Telus Garden Building, Канада
6. Sky Terrace, Сингапур
Строительство здания началось в 2008 году и было завершено в 2015 году. Это 44-этажное жилое здание с четырехэтажной подземной парковкой. Здание имеет платиновый сертификат BCA Green Mark и построено из железобетона на высоту 143 м. В следующих пунктах описаны проектные методики, принятые для энергоэффективного планирования при строительстве Скай Террас:
Дождевая вода собирается в подземные хранилища, а для полива используется система капельного орошения.
Из неглубоких впадин на территории здания дождевая вода отводится непосредственно без какой-либо переработки для выращивания иностранных и природных растений с помощью системы биоудержания. Оставшаяся вода используется для орошения сада.
Энергия, вырабатываемая фотоэлектрическими панелями, установленными на крыше, используется для освещения мест общего пользования и работы лифтов.
Для снижения теплового эффекта на наружных стенах установлены высокоэффективные двойные стекла.
Установлены энергосберегающие устройства для потребления воды. Для снижения энергопотребления в местах общего пользования и на лестничных клетках были использованы датчики, чувствительные к движению.
Отходы, производимые жильцами, собираются через систему мусоропроводов, установленную на каждом этаже.
Здание Sky Terrace, Сингапур
Извлеченный урок
В современном мире, когда большая часть населения проживает в городах, очень трудно удовлетворить растущие потребности в энергии. Поэтому необходимо эффективно и продуктивно использовать различные источники возобновляемой энергии, что также является устойчивым средством удовлетворения растущих потребностей в энергии.
В данной статье рассматривается концептуальная схема, используемая для проектирования энергоэффективного высотного здания. Обобщенные наблюдения обсуждаются ниже.
Отмечается, что такие подходы, как использование возобновляемых источников энергии, применение систем сбора и очистки дождевой воды, повторное использование очищенных сточных вод в подходящих местах, применение систем зеленых крыш для снижения воздействия теплового острова, использование гаджетов с высокой производительностью для экономии воды, использование перерабатываемых и региональных строительных материалов, использование естественного освещения и вентиляции для снижения энергопотребления, а также применение высокоэффективных фасадных и стеклянных систем для снижения теплопотерь имеют огромный потенциал для снижения энергопотребления в любых зданиях.
Эти методы могут быть приняты для проектирования энергоэффективных зданий и, следовательно, могут быть использованы в качестве руководства при строительстве обычных зданий.
Часто задаваемые вопросы
Что такое LEED и почему это важно?
LEED (leadership in energy and environment design) – это система сертификации зеленых и энергоэффективных зданий. Это важная сертификация для высотных зданий, поскольку она обеспечивает сертификацию зданий, которые снижают нагрузку на окружающую среду.
Что такое энергоэффективное здание?
Здание, в котором потребление энергии снижено за счет использования природных и возобновляемых источников энергии при проектировании, называется энергоэффективным зданием.
Бурдж-Халифа: Строительство самого высокого сооружения в мире
10 проблем строительства высотных зданий [PDF]
Четыре поколения строительства высотных зданий