Материал: Высотные здания. Особенности архитектурного проектирования. Пупавцев Р.Н., Семенова Н.В
− показатели биологического и химического загрязнения воздуха.
Выбор правильных конструктивных решений и качественных материалов делает помещения зданий экологически безопасными, защищающими от опасных воздействий внешнего шума и неблагоприятных химических веществ. Внутренняя среда помещений должна обеспечивать микроклимат, который соответствует требованиям физиологических и психологических потребностей людей и стандартным оптимальным показателям качества жизни.
При проектировании высотных зданий и комплексов большое значение имеет создание и поддержание правильных параметров микроклимата помещений различного функционального назначения.
Соблюдение условий комфортного микроклимата влияет на создание архитектурного облика объекта проектирования.
Существуют следующие группы параметров микроклимата помещений:
оптимальные – сочетание значений показателей, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают нормальное тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции и ощущение комфорта не менее чем у 80
%людей в помещении;
допустимые – сочетания значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать общее и локальное ощущение дискомфорта, ухудшение самочувствия при усиленном напряжении механизмов терморегуляции и не вызывают повреждений или ухудшения состояния здоровья людей.
Ксредствам современного архитектурного проектирования для оптимизации микроклимата энергоэффективных зданий можно отнести следующее:
−применение двухслойных светопрозрачных ограждений для работы естественной вентиляции;
−включение в проект теплозащитного остекления для снижения энергетических затрат на отопление здания;
−работа зимних садов в качестве термальных буферных зон, где энергия прямой и рассеянной солнечной радиации направлена на обогрев помещений здания;
−атриумы включены в организацию естественной системы вентиляции;
−активное применение компьютерных цифровых технологий в области энергосбережения в архитектуре, градостроительстве.
35
Приемы оптимизации микроклимата энергоэффективных высотных зданий:
форма здания должна обеспечивать минимальные показатели теплопотерь в холодный период и минимальные цифры теплопоступлений в теплый период года;
элементами наружных ограждающих конструкций для понижения показателей теплопоступлений с проникновением солнечной радиации в теплый период года должны стать солнцезащитные устройства;
для преимущественного естественного освещения в здании необходимо использовать светопрозрачные наружные ограждающие конструкции;
необходимо применять высокоэффективную теплоизоляцию и использовать светопрозрачные ограждающие конструкции с повышенными показателями теплозащитных характеристик;
создание естественной вентиляции путем применения двойных вентилируемых фасадов;
использовать процесс утилизации тепла удаляемого из здания воздуха для подогрева приточного воздуха;
технология охлаждающих потолков применяется вместо традиционной системы кондиционирования воздуха в здании;
создание возможностей использования грунтовых вод низкой температуры в качестве источника холодоснабжения для систем здания;
использование в системе водяного отопления насосов с автоматически регулируемой скоростью вращения для снижения затрат энергии и получения комфортной температуры воздуха;
применение системы автоматизации и управления зданием (Building Management System, BMS) для энергосбережения и поддержания оптимальных параметров микроклимата.
Инновационными примерами создания оптимальных условий микроклимата внутри высотных зданий, связанными с их особыми архитектурными и объемно-планировочными решениями, могут стать реализованные проекты архитектора Нормана Фостера (англ. Norman Robert Foster, Baron Foster of
Thames Bank).
Здание Коммерцбанк-Тауэр (англ. Commerzbank Tower) (фото 3) во Франкфурте-на-Майне (Германия) было построено в мае 1997 года. Оно стало самым высоким зданием в Европе (высота – 259 метров, высота с антенной – 300 метров) и занимает 24 место в мире по высоте.
Коммерцбанк-Тауэр представляет собой проект первого в мире экологичного высотного здания, в котором кардинально переработана концепция проектирования и строительства подобных объектов.
36
Фото 3. Здание Коммерцбанк-Тауэр (англ. Commerzbank Tower) [3]. Арх. Норман Фостер (англ. Norman Foster).
Построено в 1997году, г. Франфурт-на-Майне, Германия
Отличительные особенности Коммерцбанк-Тауэр, улучшающие его микроклимат:
−архитектурно-планировочная концепция. По периметру всего здания спирально расположены девять зимних садов, занимающие по высоте 4 этажа – «зеленые легкие», раскрывающие вид на растительность. Растения в этом случае стали больше, чем элементы интерьеров. Три сада расположены с восточной стороны здания (азиатский вид растительности), три – с южной стороны (средиземноморский вид растительности), ещё три – с западной (североамериканский вид растительности). Пространства зимних садов, использующиеся для общения и отдыха, обеспечены оптимальным количеством дневного света и несут функцию обеспечения работы специфической системы естественной вентиляции. Треугольная форма плана позволила расположить лифтовые, лестничные узлы и служебные помещения по углам здания, что позволило грамотно разместить группы офисов и зимних садов;
−ограждающие конструкции здания и солнцезащитные устройства.
Решетчатые балки, расположенные на колоннах в трех углах здания, являются несущими по отношению каждого этажа и зимнего сада – это создало дополнительную конструктивную жесткость и позволило отказаться от несущих колонн внутри здания. Светопрозрачные ограждения офисных помещений выполнены из двух слоев, при этом первый слой – внешняя оболочка с щелевыми отвер-
37
стиями для проникновения наружного воздуха, уменьшающая конвективный тепловой поток, направленный наружу.
Теплозащитное остекление с коэффициентом теплопередачи приблизительно 1,4-1,6 Вт/(м2 . К) позволяет существенно понижать энергозатраты на отопление здания. В холодное время года в ночные часы пространство между внешней и внутренней оболочками фасада герметизируется, и тем самым создаётся воздушная теплоизоляционная прослойка. Герметичные двойные стеклопакеты несущих стен по периметру офисов и в зимних садах заполнены инертным газом, они отражают инфракрасное излучение и таким образом сокращают энергозатраты на охлаждение здания. Солнцезащитные устройства, установленные между стеклопакетом и внешней светопрозрачной оболочкой здания, ограничивают поступление в него солнечной радиации;
−аэродинамика и система естественной вентиляции здания. В центральной части здания расположился атриум от отметки уровня земли до верхнего этажа, имеющий треугольную форму. Именно он является основным каналом для естественной вентиляции для смежных с ним офисных пространств. Коммерцбанк-Тауэр разделен по вертикали на 4 двенадцатиэтажных модуля- «деревни». В каждый модуль включены 3 четырехэтажных зимних сада, которые в свою очередь объединены центральным атриумом здания. Такое объединение гарантирует повышение показателей эффективности естественной вентиляции. В каждом модуле-«деревне» работает контроль над независимыми системами климатизации. Горизонтальное деление атриума через каждые 12 уровней позволяет выравнивать давление и специальную защиту от распространения дыма. Открываемыми окнами оснащены по периметру сады, атриум и сами офисные помещения, поэтому при обычных погодных условиях проветривание офисов производится в основном методом естественной вентиляции – под воздействием гравитационных сил и напора ветра (при проектировании была правильно выбрана ориентация здания относительно розы ветров – 1/3 здания обращена к наветренной стороне, 2/3 – к подветренной). Для сложных погодных условий в здании установлены системы механической вентиляции и устроены охлаждаемые перекрытия с замоноличенными в них трубопроводами. Такое инновационное решение позволяет сократить энергопотребление на 30 %. При средней скорости ветра во Франкфурте-на-Майне 4 м/с и определенных геометрических показателях здания Коммерцбанк-Тауэра аэродинамические разработки позволили воздушным потокам, образованными ветровым напором, способствовать эффективности естественной вентиляции в течение года при открытом положении соответствующих элементов оконных блоков. Утилизация тепла удаляемого воздуха позволяет обеспечивать экономию энергии при работе механического вида вентиляции;
−использование естественного освещения. Использование дневного света стало приорититетным в данном проектном решении. Этот прием позволяет значительно снижать эксплуатационные затраты и, что очень важно, улучшает психологический комфорт условий труда. Прозрачность ограждаю-
38
щих конструкций и офисные перегородки, выполненные из стекла, обеспечивают высоким уровнем освещенности дневным светом офисные рабочие пространства. Каждый уровень здания является открытым и составляет часть зимнего сада – это позволило всем офисам иметь виды на город, или на атриум, или на сад, создавая «природный эффект» воспринимаемого;
−особенности конструкции. По геометрии здание Коммерцбанк-Тауэр
–равносторонний треугольник шириной 60 м со скругленными углами. Его форма разделена на три секции, объединенные центральным атриумом. Сталь – основной конструкционный материал этого здания, который позволил не размещать колонны внутри зимних садов и сделать их пространство открытым и свободным для улучшения показателей естественной освещенности.
Небоскреб Мэри-Экс (англ. 30 St Mary Axe) – 41-этажная 180-метровая башня (фото 4), выполненная с применением стеклянных ограждающих покрытий, сигарообразная по форме – расширяется к средним уровням и сужается к верхним.
Фото 4. Башня Мэри-Экс, 30 или Сент-Мэри Экс 30 (англ. 30 St Mary Axe) [4].
Арх. Норман Фостер (англ. Norman Foster).
Построена в 2001-2004 годах, г. Лондон, Великобритания.
В 2004 году проект получил премию Джеймса Стирлинга от Королевского института британских архитекторов, а в 2003 году – премию
Emporis Skyscraper Award за лучший в мире небоскрёб
39