Влияние приемов решения оптимизации микроклимата высотных зданий на их архитектурный вид

Реферат Влияние приемов решения оптимизации микроклимата высотных зданий на их архитектурный вид Содержание Введение 1.Микроклимат в архитектурном объекте. 1. Здание "Commerzbank" 2. Башня Мэри-Экс в Лондоне 3. Здание мери в Лондоне 2.Основные характеристики 19 Заключение 20 Библиографический список 21 Приложения 22

Введение Фасад современного высотного здания является не только его архитектур-ным элементом, помимо архитектурно-художественных достоинств, определяю-щих внешний облик здания, он должен обладать высокими эксплуатационными качествами, защищать внутренние помещения от внешнего природного воздейст-вия – ветра, шума, холода, тепла, дождя и т.д. Поскольку здание организует про-странственную среду обитания человека, то его фасад можно рассматривать как один из элементов, обеспечивающих решение задач внутреннего комфорта.

Со-временный фасад, помимо архитектурно-художественных достоинств, обладает большим количеством положительных качеств обеспечивает не только защиту, но также управление внутренним климатом высотного здания. Одним из путей снижения эксплуатационных затрат является строительство энергоэффективных высотных зданий. Поиски энергоэффективных средств привили архитекторов, в область применения фасада как динамическое покрытие, которое взаимодействует между окружающей средой и помещениями здания, чтобы уменьшить потребление

энергии здания. 1.Микроклимат в архитектурном объекте. Каждое высотное здание уникально и не может быть построено обычными темпами. Существующие здания прошли длительный период создания, в их проектировании участвовало большое число высококвалифицированных спе-циалистов разного профиля. Высотные здания тем более требуют тщательной проработки еще на стадии проектирования.

Реальным примером оптимизации микроклимата здания влияющего на его архитектурный вид, служит проекты Нормана Фостера. Это здания: • "Коммерцбанк" во Франкфурте-на-Майне, Германия • Башня Мэри-Экс в Лондоне • Здание мери в Лондоне Рассмотрим каждое здание в отдельности. 1. Здание "Commerzbank" Здание "Commerzbank" во

Франкфурте-на-Майне (Рис.1), строительство ко-торого было завершено в мае 1997 года, является самым высоким зданием в Ев-ропе. Его высота составляет 259 метров, высота с антенной - 300 метров. Здание "Commerzbank" занимает 24-е место в мире по высоте. Ни одно другое европейское здание не входит в список пятидесяти самых высоких небоскребов мира. Однако сам по себе данный факт вряд ли привлек бы внимание специалистов к этому зданию.

Здание, представляет собой радикальный пересмотр всей концепции строи-тельства высотных зданий. Большинство высотных зданий построено по традиционной американской модели: полностью кондиционируемые помещения, практически полное отсутст-вие естественного освещения, центральная организация построения здания и идентичные этажи. Новое здание "Commerzbank" существенно отличается от этой схемы: в нем используется главным образом естественное освещение и естест-венная вентиляция, имеется атриум,

проходящий от уровня земли до самого верхнего этажа, и из каждого офиса или части здания открывается вид на город. Спирально по всему зданию расположены зимние сады высотой в четыре этажа - они улучшают микроклимат. Гармония с окружающей средой и энергетическая эффективность стали основными факторами при проектировании здания "Commerzbank". Реализация этих концепций позволила Норману Фостеру назвать данное здание "первым в мире экологичным высотным зданием".

Архитектурно-планировочная концепция Горизонтальная проекция башни представляет собой треугольник со скругленными вершинами и немного выпуклыми сторонами. Центральная часть здания, в которой обычно располагаются лифтовые шахты, занята огромным тре-угольным центральным атриумом, проходящим по всей высоте здания. Атриум является каналом естественной вентиляции для смежных офисных помещений здания (рис.

2). Норман Фостер называет центральный атриум "стеблем", а офис-ные этажи, расположенные вокруг атриума с трех сторон "лепестками". Каждый этаж имеет три крыла, два из которых выделены под офисные помещения, а третье является частью одного из четырехэтажных зимних садов. Четырехэтажные сады - "зеленые легкие" здания, размещенные по спирали вокруг треугольной формы здания, обеспечивают для каждого яруса вид на раститель-ность и

устраняют большие объемы неразделенного офисного пространства. Норман Фостер рассматривал растения как нечто большее, чем просто декорацию. Эти великолепные сады являются фундаментальным элементом в его концепции. Девять зимних садов по спирали окаймляют все здание: три распо-ложены с восточной стороны, три - с южной и еще три - с западной стороны. В ботаническом аспекте растения отражают географическую направленность

- с восточной стороны - азиатская растительность; - с южной стороны - средиземноморская растительность; - с западной стороны - североамериканская растительность. Открытые пространства садов высотой в четыре этажа обеспечивают внутренние офисные помещения достаточным количеством дневного света. Кроме этого, данные сады могут быть использованы сотрудниками для общения и отдыха - они создают ощущение пространства, а также являются частью сложной системы естественной вентиляции

(рис. 3). Лифты, лестничные марши и служебные помещения расположены в трех углах. Такое расположение позволяет сгруппировать офисы и зимние сады. Ре-шетчатые балки, прикрепленные к колоннам, размещенным в трех углах здания, несут на себе каждый этаж и зимний сад. Такое решение позволило отказаться от колонн внутри здания и обеспечило конструкции дополнительную жесткость. Ограждающие конструкции здания и солнцезащитные устройства

Для снижения затрат энергии на климатизацию здания, а также для организации естественной вентиляции светопрозрачные ограждения офисов здания сделаны двухслойными - практически уникальный прием в современном высотном строительстве. Внешняя оболочка (первый слой) имеет щелевые отверстия, через которые наружный воздух проникает в полости между слоями. Окна, в том числе и те, которые расположены на верхних этажах, могут быть от-крыты, что обеспечивает естественную вентиляцию непосредственно до уровня 50-го этажа.

Окна, выходящие в атриум, также могут быть открыты. Снижение затрат энергии на отопление здания достигается использованием теплозащитного остекления с коэффициентом теплопередачи приблизительно 1,4-1,6 Вт/(м2.°C). Кроме этого, первый слой играет роль защитной оболочки, умень-шающей конвективный тепловой поток, направленный наружу. Зимой в ночное время пространство между внешней и внутренней оболочками

фасада герметизируется, образуя статичную воздушную прослойку, обладающую хорошими теплоизоляционными свойствами. Снижению затрат энергии на отопление способствуют и зимние сады, обеспечивающие дополнительные теплопоступления за счет аккумулирования тепла солнечной радиации. Снижение затрат энергии на охлаждение здания достигается путем использования герметичных двойных стеклопакетов, заполненных инертным газом и отражающих инфракрасное излучение.

Такие стеклопакеты используются в зимних садах, а также в ненесущих стенах по периметру офисных помещений. При этом солнцезащитные устройства устанавливаются между стеклопакетом и внешней светопрозрачной оболочкой здания. При поступлении в здание солнечной радиации происходит ее первоначальное ослабление посредством внешней светопрозрачной оболочки. Дальнейшее резкое уменьшение солнечной радиации осуществляется при помощи солнцезащитных устройств. Аэродинамика и система естественной вентиляции здания

Высотное здание разделяется по вертикали на четыре 12-этажных модуля, называемыми "деревнями". Каждый модуль имеет три 4-этажных зимних сада, соединенных вертикально посредством центрального атриума. Сады и атриум связаны для повышения эффективности естественной вентиляции (рис. 4). Каждый модуль контролируется собственной независимой установкой климатизации. Через каждые 12 этажей на границах модулей атриум разделен горизонтально для выравнивания давления

и защиты от распространения дыма. Сады, атриум и офисные помещения по периметру имеют открываемые окна. Вентиляция офисов в первую очередь осуществляется естественным образом, но в здании также имеются установки механической вентиляции и охлаждаемые перекрытия с замоноличенными трубопроводами. Примерно в течение 2/3 всего года сотрудники банка могут регулировать уровень естественной вентиляции самостоятельно путем индивидуального откры-тия окон.

Только при сложных погодных условиях система автоматического управления оборудованием климатизации задействует систему механической вентиляции. Благодаря такой схеме организации вентиляции энергопотребление в высотном здании "Commerzbank" на 30% ниже, чем в традиционных высотных зданиях таких же размеров. Естественная вентиляция здания "Commerzbank" осуществляется под действием гравитационных сил и под действием ветрового напора. Выбор ориентации здания относительно преобладающего направления

ветра позволил обеспечить достаточную естественную вентиляцию. Вентиляция внутренних зон здания может осуществляться при помощи ме-ханической системы, обеспечивающей минимальную кратность воздухообмена для обеспечения комфортных параметров микроклимата. Регулирование тем-пературы помещений осуществляется отопительными установками, расположенными по периметру здания, и охлаждаемыми перекрытиями с замоноличенными трубопроводами.

Внутренний (выходящий в атриум) фасад оборудован наклонно-поворотными окнами со встроенными выходными демпферами (маленькими поворотными окнами) и имеет одинарное остекление. Наружный двойной фасад состоит из одинарного и многослойного остекления, обеспечивающего солнцезащиту. Наружный воздух попадает в верхнюю часть каждого помещения сквозь вентилируемые полости в фасаде и выходит через жалюзи рядом с поворотными окнами. При прямом солнечном облучении и безветренных днях

(приблизительно 3% всех дней года) естественная вентиляция, возникающая в результате гравитационного напора, может быть четко измерена, поскольку температура увеличивается на каждом этаже на 1,5-3°С (при прямом солнечном излучении) или на 1°С на каждом этаже при днях с переменной облачностью. Естественная вентиляция, возникающая под действием гравитационного напора, может быть неэффективна при переменной облачности только в том случае, если наружная температура значительно превышает температуру

помещений. На рис. 5 показаны воздушные потоки, возникающие под действием ветрового напора. Из рисунка следует, что только треть здания обращена к наветренной стороне, а две трети здания - к подветренной стороне. Аэродинамические исследования, проведенные при средней скорости ветра во Франкфурте-на-Майне (приблизительно равной 4 м/с), а также для известных геометрических размеров здания, показали, что воздушные потоки, возникающие под действием ветрового напора, будут способствовать естественной

вентиляции здания в течение всего года при открытии соответствующих элементов окон. В зимний период (рис.6) естественная вентиляция всех офисных помещений, расположенных по периметру здания, обеспечивает комфортные параметры микроклимата в помещениях, однако здесь необходимо обратить внимание на то, что механическая вентиляция позволяет обеспечивать комфортные параметры микроклимата при одновременной экономии энергии за счет утилизации тепла удаляемого воздуха.

Естественная вентиляция внутренних (смежных с зимним садом) офисных помещений эффективнее, чем вентиляция офисов, расположенных по периметру здания, поскольку внутренние офисные помещения расположены рядом с зимними садами. Зимние сады действуют как термальные буферные зоны, в которых прямая или рассеянная солнечная радиация помогает обогревать все помещение. Открытие окон наклонно-поворотного типа имеет смысл, когда сила ветра умеренная.

Такое открытие окон создает кратность воздухообмена в помещении 4-6 1/ч. При высокой скорости ветра и температуре ниже 15°C окна необходимо держать закрытыми и следует использовать механическую систему вентиляции и дополнительный обогрев, а также, при необходимости, и увлажнение. Каждый находящийся в комнате может включить механическую вентиляцию и систему обогрева, а также открыть на определенное время окна для поступления свежего воздуха, вернувшись, таким образом, к системе естественной

вентиляции. Анализ температурных данных показывает, что в летнее время при безветренной погоде необходимо осуществлять дополнительную вентиляцию и охлаждение здания, поскольку в противном случае температура в комнатах будет превышать комфортную. В этот период времени окна зимних садов полностью открываются, забирая теплый наружный воздух при температурах около 32°C. В зимних садах наружный воздух охлаждается приблизительно на 0,5-1°C.

Охла-жденный естественным образом воздух движется через атриум и затем перемеща-ется к следующему зимнему саду, где выходит из здания (рис. 7). В ночное время в преддверии жаркого летнего дня теплоемкие части здания охлаждаются посредством прохладного наружного воздуха, в то время как охла-ждаемые перекрытия с замоноличенными трубопроводами поглощают и высвобождают тепловую энергию. Оборудование приблизительно 50% площадей помещений охлаждаемыми перекрытиями обеспечивает достаточную

теплоемкость для создания прохладных температур в помещениях на следующий день в диапазоне от 21°C (8:00 утра) до 28,5°C (18:00 вечера) без использования воздушного кондиционирования. Здание "Commerzbank" дополнительно оборудовано системами механической вентиляции для обеспечения требуемых параметров микроклимата. Уровень механической вентиляции и охлаждения может быть задан любым присутствующим в здании. В результате наблюдений, проводимых в данном здании в течение года, было установлено,

что частота использования естественной вентиляции в дневное время достигла 70%. Только в 9% времени года наружная дневная температура повышалась настолько, что действительно было необходимо применять воздушное кондиционирование. В 21% времени года целесообразно дополнительно использовать механическую вентиляцию для экономии энергии посредством утилизации тепла удаляемого воздуха. Тем не менее, естественная вентиляция возможна и в данный период.

Использование естественного освещения Команда разработчиков проекта придала большое значение максимально возможному использованию дневного света. Использование естественного освещения значительно снижает эксплуатационные затраты и, кроме этого, улуч-шает психологический комфорт находящихся в здании людей. Каждое офисное помещение в здании "Commerzbank" расположено в соответствии с требованиями Германского строительного стандарта, который требует, чтобы все сотрудники размещались не далее чем 7,5

м от окон. Прозрач-ность здания и стеклянные перегородки между офисными помещениями и коридорами позволяют достичь высокого уровня освещенности дневным светом на всех рабочих местах. На каждом уровне одна из треугольных секций здания является открытой и составляет часть зимнего сада. Такая конструкция позволяет каждому офису либо иметь вид на город, либо иметь вид на атриум и сад (рис. 8). Зимние сады позволяют свету проникать к внутренним стенам каждого крыла.

Эти сады обеспечивают "природный вид" для сотрудников офисов и вме-сте с атриумом участвуют в организации естественной системы вентиляции для всего здания. Особенности конструкции Здание представляет собой равносторонний треугольник со скругленными углами шириной 60 м. Его форму составляют три секции, сочлененные с цен-тральным атриумом. Немецкие строители предложили конструкторское решение, предполагавшее использование железобетона в

качестве основного конструкционного материала. Железобетонная конструкция дешевле на несколько миллионов долларов по сравнению со стальной, однако такое решение привело бы к необходимости размещения колонн внутри зимних садов и за счет этого к ухудшению естественной освещенности всего здания. Здание "Commerzbank" стало первым в Германии высотным зданием, в котором сталь использовалась в качестве основного конструкционного материала (рис.

9). 1.2. Башня Мэри-Экс в Лондоне Мэри-Экс круглая 41-этажная 180-метровая башня, целиком стеклянная, в форме сигары — она расширяется к середине и сужается кверху. Ее форма продиктована спецификой участка в сердце старого Лондона, среди плотной исто-рической застройки (Рис.10). В основании сечение башни составляет 49 м, затем на уровне семнадцатого этажа расширяется до 57 м и

к тридцать девятому этажу постепенно сужается до 26 м. При таких параметрах здание не выглядит таким громоздким, каким неиз-бежно казался бы прямоугольный небоскреб аналогичной площади. Благодаря жесткости двойной диагональной решетки центральный элемент можно было сделать очень тонким. Башня из-за того, что тонкая отбрасывает меньше тени, что важно для окружающих исторических строений. Форма повышает прозрачность здания и увеличивает проникновение солнечного

света в нижние этажи. В средней части башни максимальные офисные площади; то, что она сужается кверху, увеличивает количество солнечного света в этой зоне. Система естественной вентиляции здания Аэродинамическая форма Мэри-Экс, 30 заставляет ветер естественно огибать ее, что минимизирует завихрения воздуха и образование облаков. Воздух не устремляется вниз, как это происходит у обычных прямоугольных небо-скребов, поэтому

комфорту пешеходов ничто не грозит. Испытания доказали, что новостройка даже существенно улучшит воздух в окружающем районе. Кроме того, естественное движение воздуха вокруг здания создает постоянную разницу давлений у разных фасадов, что позволяет вентилировать здание естественным путем. А экологический офис — это наличие внутри небоскреба пустоты, соизмеримой с его масштабами, которая служит его легкими — это зелень, даже целые сады. Наружная оболочка выполнена из двойного стекла с низкой

излучательной способностью, внутреннее остекление расположено на расстоянии 1-1,4 м от наружного. Система механических козырьков, находящихся между этими обо-лочками, образует воздушные камеры. Система энергетического управления зданием следит за положением солнца и в соответствии с его сезонными изменениями может регулировать угол наклона козырьков и оптимизировать количество естественного света. Форма здания позволяет активно использовать естественную вентиляцию таким образом, что 40% времени

системы искусственного кондиционирования могут быть выключены. Световая шахта предполагает значительную степень естественного освещения. Балконы над световой шахтой представляют собой пре-красные видовые точки. Использование естественного освещения Больше всего офисов расположено в средней части башни, и количество солнечного света в этой зоне увеличивается благодаря тому, что здание сужается кверху.

Его верхушка прикрыта стеклянной "линзой" в форме полусферы. Это единственный компонент остекления, для которого потребовалось гнутое стекло — на основной конструкции к раме крепится только плоское листовое. Создание Фостера, конечно, не может не иметь завихрений. Изгибающаяся стена по периметру отклоняется немного вне или внутрь в зависимости от этажа. Колонки и средники окон формируют диагональную сетку.

И еще шесть значительного размера треугольных отверстий выступают за края каждого этажа, хотя и в пределах конверта застекления. Именно эти треугольные отверстия — ключ к интерьеру здания. Они радикально влияют на его геометрию, увеличивают количество дневного света и улучшают использование внутреннего пространства. И, возможно, главное — поставляют достаточно свежего воздуха в офисы. На каждом этаже эти треугольные отверстия преобразовывают большое аморфное пространство в шесть офисов

желаемого размера и формы. Каждое такое помещение более или менее прямоугольно и имеет постоянную ширину 16,5 м, но глубина может меняться от 6 м на верхних этажах до 15 м на средних. Каждый офис рассчитан на 30 человек. Шесть треугольных отверстий соединяются с отверстиями в этажах ниже и выше, хотя на каждом шестом этаже они отделены противопожарными отсеками, чтобы сформировать сеть мини-атриумов по периметру здания. Оттого, что структурные колонки образуют диагональную сетку,

отверстия не выстраиваются вертикально, а смещены под углом в 5° на каждом этаже так, что опоясывают здание как винтовые лестницы. Снаружи создается эффект цветных полос, спи-рально опоясывающих башню снизу доверху. На фасаде эти световые шахты можно узнать по более темному остеклению. У офисного служащего, сидящего за столом в глубине здания, световые шахты создают ощущение, что он с трех сторон окружен внешними стеклянными стенами.

Со 2 по 15 этаж световые шахты представляют собой места для отдыха или балконы. Отсюда открывается вид вниз до самой улицы. 1.3. Здание мери в Лондоне Здание мэрии («London City Hall», иначе называемое «GLA Building») имеет необычную форму, несколько напоминающую яйцо, причем в своей нижней части диаметр этого гигантского «яйца» меньше, чем в самой широкой средней части (Рис.11).

Верхняя часть здания имеет заметный наклон на южную сторону (17 градусов). Эта форма была выбрана, во-первых, по соображениям минимизации теплопотерь через оболочку здания, а во-вторых, для оптимизации энергетического воздействия наружного климата на здание. Форма, размеры и ориентация здания Наиболее интересной особенностью этого здания является его необычная форма, определяемая энергетическим воздействием наружного климата на оболочку здания, которая позволяет

наилучшим образом использовать положи-тельное и максимально нейтрализовать отрицательное воздействие наружного климата на энергетический баланс здания. Для определения формы, ориентации и размеров здания использовались ме-тоды компьютерного моделирования. Были построены математические модели нагрузки на систему климатизации в летний и зимний период с учетом тепло-потерь и теплопоступлений через оболочку здания.

Учитывалось направленное влияние наружного климата на оболочку здания. Анализ этих моделей позволил определить форму здания, приближенную к оптимальной, при этом в качестве «точки отсчета» было выбрано значение максимально допустимых теплопоступ-лений от солнечной радиации через единицу площади наружных ограждающих конструкций в летний период. Проведенные расчеты позволили выбрать такие форму, ориентацию и размер здания, площадь и расположение

светопрозрачных ограждающих конструкций, которые дали возможность в теплый период года минимизировать воздействие солнечной радиации на оболочку здания и, следовательно, снизить затраты на его охлаждение. Минимизация потребности в охлаждении здания в летний период позволила, в свою очередь, отказаться от традиционной системы кондиционирования воздуха – для холодоснабжения здесь используются грунтовые воды с относительно низкой температурой. Теплозащита и естественное освещение

Большая площадь светопрозрачных наружных ограждающих конструкций позволяет использовать в помещениях здания преимущества естественного освещения – создание комфортной среды обитания людей и снижение затрат электрической энергии на искусственное освещение. Наклон здания на южную сторону и использование элементов фасада в качестве солнцезащитных устройств позволяет минимизировать теплопоступления от солнечной радиации в летнее время и минимизирует воздействие прямого солнечного освещения, которое может вызвать дискомфорт.

Кроме этого, в качестве солнцезащитных элементов использованы шторы-жалюзи, расположенные внутри двойного фасада здания. С северной стороны светопрозрачные ограждающие конструкции также занимают значительную площадь, что позволяет в помещениях, расположенных с северной стороны (например, в зале заседаний), также использовать пре-имущественно естественное освещение. В зимний период снижение теплопотерь обеспечивается выбором высокоэффективной теплоизоляции и использованием

светопрозрачных ограждающих конструкций с повышенными теплозащитными характеристиками. Теплопотери данного здания существенно ниже значений, требуемых британскими строительными нормами. Сопротивление теплопередаче светопрозрачных элементов наружных ограждающих конструкций составляет 0,83 м2•°C/Вт, непрозрачных ограждающих конструкций – 5,0 м2•°C/Вт. Естественное освещение в дневное время используется и в выставочном зале «Visitor

Centre». Дневной свет отражается от потолочных структур в форме концентрических эллипсов, выполненных из отполированной до зеркального бле-ска нержавеющей стали. Система климатизации В здании мэрии, как и во многих других зданиях, созданных Норманом Фостером, инженерные решения неотделимы от архитектурного облика самого здания и направлены на снижение энергопотребления, экологичность и повы-шение качества микроклимата в помещениях.

Это позволяет создателям здания говорить об «интегрированной» энергосберегающей системе климатизации. В здании используется комбинация систем естественной (Рис.12) и механической вентиляции. Офисные помещения, расположенные по периметру здания, могут проветриваться естественным образом через щелевые вентиляционные отверстия, расположенные под окнами. Естественному проветриванию способствует открытая планировка с большими внутренними объемами помещений.

При открывании вентиляционных отверстий в данном помещении системы отопления и механической вентиляции могут отключаться автоматически, что позволяет минимизировать потери энергии. В здании мэрии использована концепция «двойного вентилируемого фаса-да» Внутренняя оболочка двойного фасада представляет собой стеклопакет, за-полненный инертным газом. Наружная оболочка (первый слой) выполняет роль ветрозащитного экрана и снижает конвективный тепловой

поток между по-верхностью окна и наружным воздухом. Между этими двумя слоями расположен воздушный промежуток, а также солнцезащитные устройства в виде штор-жалюзи. Внешний слой остекления имеет отверстия в нижней части (ниже вен-тиляционных щелевых отверстий). При естественном проветривании наружный воздух, прежде чем попасть в здание, проникает в промежуток между слоями, где нагревается под воздействием солнечной радиации.

Затем приточный воздух попадает в помещение через щелевое отверстие, расположенное в нижней части окна. Эти щелевые отверстия открываются вручную людьми, находящимися в данном помещении. Удаление воздуха происходит через щелевое отверстие в верхней части помещения. На наружном слое и в воздушном промежутке также происходит первоначальное ослабление солнечной радиации. Дальнейшее резкое уменьшение солнечной радиации происходит посредством солнцезащитных устройств.

При неблагоприятных погодных условиях (в очень жаркую или холодную погоду) щелевые вентиляционные отверстия перекрываются и вентиляция помещений осуществляется посредством механической системы. В холодную по-году воздушный промежуток двойного фасада образует статичную воздушную прослойку, обладающую хорошими теплоизоляционными свойствами. Механическая приточно-вытяжная вентиляция здания мэрии организована по схеме вытесняющей вентиляции (displacement ventilation).

Приточный воздух подается в вертикальный вентиляционный канал, расположенный в центральной части здания, откуда на каждом этаже распределяется по помещениям по горизонтальным воздуховодам, расположенным в пространстве под фальшполом. Воздухораздача осуществляется через воздухораспределительные решетки в полу. Удаление воздуха осуществляется из верхней зоны помещения. Воздух собирается в горизонтальные воздуховоды, расположенные выше подвесного потолка, а затем попадает

в вертикальный сборный вентиляционный канал, расположенный, как и вертикальный канал приточного воздуха, в центре здания. Организация воздухообмена по схеме вытесняющей вентиляции позволяет обеспечить более высокое качество воздуха в обслуживаемых помещениях и сни-зить затраты энергии по сравнению с более традиционной схемой перемешивающей вентиляции. Подробнее о системе вытесняющей вентиляции. Для охлаждения воздуха в офисных помещениях мэрии в летнее время используются охлаждающие потолки.

Холодная вода циркулирует по пустотелым балкам в конструкциях потолка. Металлические части потолка охлаждаются и ох-лаждают воздух, который поступает в нижнюю часть помещения под действием гравитационных сил. Теплый воздух от находящихся в помещении людей, компьютеров, принтеров, осветительных приборов и другого оборудования под-нимается вверх, где остывает и вновь очень медленно опускается, не вызывая при этом сквозняков. Таким образом обеспечивается практически одинаковая температура

воздуха по всей высоте помещения. В качестве источника холодо-снабжения используются грунтовые воды с относительно низкой температурой, составляющей 12–14 °C. Для получения грунтовой воды используются две скважины глубиной 125 м, пробуренные до водоносного горизонта непосредст-венно под зданием мэрии. Использование этого природного ресурса взамен воды, охлажденной в чиллерах, снижает потребление электрической энергии.

Преимуществом такой схемы является повышенный тепловой комфорт в обслуживаемом помещении – отсутствие сквозняков, низкая скорость воздушных потоков в помещении, равномерность температуры воздуха по высоте поме-щения. Кроме этого, такие системы отличаются бесшумностью, низкими эксплуатационными затратами, компактностью. Подробнее о системах потолочного охлаждения см. статью «Охлаждение излучающими панелями», опубликованную в этом номере журнала. После завершения цикла циркуляции по охлаждающим потолкам грунтовые

воды собираются в сборном резервуаре, откуда затем сбрасываются непосредственно в Темзу. Часть этой воды используются для смыва в туалетах здания и для полива растений, что позволяет снизить потребление водопроводной воды. В летнее время охлажденный удаляемый воздух используется для предваритель-ного охлаждения приточного воздуха. Комбинация устройств утилизации тепла (холода), использование грунтовых вод в качестве источника холодоснабжения, а также выбор формы, ориентации здания и солнцезащитных

устройств позволили отказаться от каких-либо традиционных холодильных установок. В зимнее время тепло удаляемого вентиляционного воздуха, включая тепло бытовых теплопоступлений (главным образом, тепловыделений от компьютеров, офисной техники и осветительных приборов), а также его влагосодержание может быть использовано для подогрева и увлажнения приточного воздуха. Для этого воздух, удаляемый из помещений здания мэрии, собирается в вертикальном сбор-ном вентиляционном

канале, расположенном в центре здания, и пропускается че-рез гигроскопические роторные рекуператоры, подогревая и увлажняя приточный воздух. В здании мэрии используется комбинированное отопление – система воздушного отопления, совмещенная с вентиляцией, и система водяного отопления. В системе водяного отопления в качестве отопительных приборов используются конвекторы, установленные в зале заседаний и в офисах, а также напольное панельно-лучистое отопление в фойе.

В офисных помещениях конвекторы установлены по внешнему периметру и располагаются в пространстве под фальшполом, что предотвращает выпадение конденсата на относительно холодных светопрозрачных наружных ограждающих конструкциях, предупреждает образование сквозняков и освобождает пространство в помещениях. Горячая вода также используется для подогрева приточного воздуха в центральной приточной установке. Для приготовления горячей воды используются два газовых бойлера.

Для снижения расхода энергии, затрачиваемой на циркуляцию теплоносителя, использованы насосы с регулируемой скоростью вращения, которые позволяют увеличить или уменьшить расход теплоносителя в зависимости от времени года, времени суток, занятости помещений и т. д. (Рис.13) Система автоматизации и управления зданием Для поддержания и контроля требуемых параметров микроклимата в поме-щениях здания мэрии была разработана система автоматизации и управления зданием (Building

Management System, BMS). Эта система запрограммирована на эффективное использование установленного инженерного оборудования и сбережение энергии при требуемом качестве микроклимата. Например, охлаждение воздуха в зале заседаний и в залах собраний осуществляется только в том случае, когда обслуживаемые помещения используются. Контролируется уровень воздухообмена и температура приточного воздуха, что позволяет обеспечить требуемый микроклимат в обслуживаемых помещениях.

2.Основные характеристики - Выбор формы здания, обеспечивающей минимальные теплопотери в холодный период и минимальные теплопоступления в теплый период года. - Использование элементов наружных ограждающих конструкций в качестве солнцезащитных устройств для снижения теплопоступлений с солнечной радиацией в теплый период года. - Широкое применение светопрозрачных наружных ограждающих конструкций для использования в здании преимущественно

естественного освещения. - Выбор высокоэффективной теплоизоляции и использование светопрозрачных ограждающих конструкций с повышенными теплозащитными характеристиками. - Использование в теплый период года главным образом естественной вентиляции посредством двойных вентилируемых фасадов. - Утилизация тепла удаляемого воздуха для подогрева приточного воздуха. - Применение охлаждающих потолков вместо традиционной системы кон-диционирования воздуха. -

Использование низкотемпературных грунтовых вод в качестве источника холодоснабжения. - Применение в системе водяного отопления насосов с автоматически регу-лируемой скоростью вращения для снижения затрат энергии и получения ком-фортной температуры воздуха в обслуживаемых помещениях. - Использование системы автоматизации и управления зданием (Building Management System, BMS) для поддержания комфортных параметров микрокли-мата в помещениях и энергосбережения.

Заключение Несомненно, микроклимат здания влияет на его архитектурный облик. Светопрозрачные ограждения здания делаются двухслойными для организации естественной вентиляции - практически уникальный прием в современном высотном строительстве. Использование теплозащитного остекления снижает затраты энергии на отопление здания. Зимние сады действуют как термальные буферные зоны, в которых прямая или рассеянная солнечная радиация

помогает обогревать все помещение. Атриумы участвуют в организации естественной системы вентиляции для всего здания. Благодаря применению компьютерных технологий стало возможным при-менение инновационных технологий в области архитектуры, энергосбережения и градостроительства. Библиографический список 1. City Hall in London: Schief gewickelt // IntelligenteArchitektur. 2003. № 3–4. 2. Ю. А. Табунщиков,

М. М. Бродач, Н. В. Шилкин. Энергоэффективные зда-ния. М.: АВОК-ПРЕСС, 2003. 3. http//tqv.khs.tu.ru 4. http//www.tallbuidinqs.ru Приложения Рис.1 Рис.2 Рис.3 Рис.4 Рис.5 Рис.6 Рис.7 Рис.8 Рис.9 Рис.10 Рис.11 1 – приток воздуха через щелевое отверстие в нижней части окна; 2 – удаление воздуха через щелевое отверстие в верхней части помеще-ния;

3 – солнцезащитные устройства (шторы-жалюзи) Рис.12 1 – cкважина глубиной 125 м; 2 – охлаждающий змеевик приточной установки; 3 – теплообменник; 4 – охлаждающий потолок; 5 – сборный резервуар; 6 – р. Темза Рис.13