Типология строительства энергоэффективных зданий

Содержание

 

1. Введение ……………………………………………………………………3

2. Пути повышения энергоэффективности объектов строительства…...…4

3. Преимущества энергоактивных зданий. Типы зданий по

          энергоактивности…………………………………………………………5

4. Использование возобновляемых источников энергии…………………6

5. Достоинства альтернативной энергетики……………………………..…8

6. Активные и пассивные системы…………………………………………..9

7. Экономическая и энергетическая целесообразность…………………15

8. Принципы проектирования энергоактивных зданий…………………15

9. Объёмно-планировочное и конструктивное решение

          энергоактивных  зданий…………………………………………………17

10. Заключение………………………………………………………………..19

11. Список литературы……………………………………………………….21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Тема реферата актуальна т.к. на сегодняшний день приоритетными задачами строительной науки и практики стали задачи энергетической эффективности проектируемых архитектурных объектов  из-за очевидного возрастающего значения финансовых и общеэкономических факторов. Критическая острота энергетических проблем, необходимость экстренных мер в условиях недостатка средств, определили относительно узкую - энергетическую направленность предпринимаемых действий. Это обстоятельство привело к некоторой автономности рассмотрения общеэкологических и энергетических аспектов строительной деятельности. С другой стороны, практика альтернативного строительства выражается сегодня объектами, преимущественно, небольшого масштаба, что объясняется все еще экспериментальным характером данной деятельности и, следовательно, сопряженным с ней экономическим риском, а также отсутствием достаточных средств, для реализации крупных градостроительных проектов, даже в экономически благополучных странах. Как следствие, проблематика, составляющая предмет исследований очевидного большинства научных организаций, производственных предприятий, а также печатных изданий, специализирующихся на вопросах строительства, свидетельствует о том, что в целом развитие архитектурно-строительного процесса определяет сегодня энергоэффективное строительство.

Цели реферата: узнать о нетрадиционных источниках энергии, об их применении в архитектурном проектировании.

Задачи реферата: разобраться в вопросах касающихся возобновления нетрадиционных источников энергии в архитектуре.

 

 

 

Пути повышения энергоэффективности объектов строительства.

    Как показывают  приведенные выше результаты  прогнозирования энергетических  перспектив развития общества, наиболее  выигрышны сегодня два пути  повышения энергоэффективности  объектов строительства:

1. экономией энергии (снижением энергопотребления и энергопотерь, в т.ч. утилизацией энергетически ценных отходов);

2. привлечением возобновляемых природных источников энергии.

    Мероприятия, соответствующие  преимущественной ориентации на  один из этих путей, имеют принципиальные  отличия и позволяют выделить два класса энергоэффективных зданий - использующих и не использующих энергию природной среды.

    Энергоэкономичные  здания - не используют энергию  природной среды (т.е. альтернативных  источников) и обеспечивают снижение  энергопотребления, большей частью, за счет усовершенствования систем их инженерного обеспечения (как наиболее "энергоемких" составляющих энергетического "каркаса" здания), конструктивных элементов, определяющих характер и интенсивность энергообмена с внешней средой (наружных ограждений, окон и т.п.), а также оптимизации архитектурных решений, направленной на сокращение энергопотерь (повышение компактности объемов, сокращение площади остекления, использование градостроительных приемов и архитектурных форм, нивелирующих отрицательные воздействия природно-антропогенных факторов внешней среды - ветра, солнца и т.п.).

      Энергоактивные  здания - ориентированы на эффективное  использование энергетического  потенциала внешней среды (природно-климатических  факторов внешней среды) в целях частичного или полного (автономного) энергообеспечения посредством комплекса мероприятий, основанных на применении объемно-планировочных, ландшафтно-градостроительных, инженерно-технических, конструктивных средств, которые предполагают ориентированность пространств, архитектурных форм и технических систем на энергетические источники внешней среды (солнце, ветер, грунт и др.)

 

Преимущества энергоактивных зданий. Типы зданий по энергоактивности.

   Идея энергоактивных  зданий явилась результатом поиска путей наиболее экономичных средств энергоснабжения объектов строительства и подразумевает достижение этой цели благодаря возможности производства энергии непосредственно на объекте, сулящей перспективу полного отказа от устройства дорогостоящих и ненадежных в эксплуатации внешних инженерных сетей (тепло-, электросетей, сетей горячего водоснабжения).          

    Отказ от устройства  подводящих сетей, в свою очередь, означает исключение огромных  потерь энергии, имеющих место  при ее транспортировке. Суммарная величина этих и других возможных экономических "выигрышей", соотнесенная со стоимостью необходимых для их получения мероприятий и средств, определяет в итоге целесообразную степень энергоактивности проектируемого здания. Практика показывает, что в современных условиях далеко не всегда экономически оправдано полное замещение традиционных энергоносителей возобновляемыми; в большинстве случаев это объясняется невысоким к.п.д. имеющихся сегодня технологических средств утилизации энергии природной среды при довольно значительной их стоимости. Поэтому, наиболее целесообразными признаются разнообразные комбинированные схемы энергоснабжения, сочетающие использование традиционных и одного (или нескольких) видов альтернативных средств.

   Таким образом, мощность и доступность имеющихся на месте строительства природных и других энергетических ресурсов, характер, производительность и стоимость средств их использования определяют целесообразную степень энергоактивности объекта. По этому признаку различают здания:

с малой энергоактивностью (замещение до 10% энергопоступлений);

средней энергоактивностью (замещение 10 - 60%);

высокой энергоактивностью (замещение более 60%);

энергетически автономные (замещение 100%);

с избыточной энергоактивностью (энергопоступления от природных источников превышают потребности здания и позволяют передавать излишки энергии другим потребителям).     

Экспериментальное строительство 1970 - 1980-х годов показало, что экономически эффективными (по соотношению цена/ производительность), а следовательно, наиболее популярными сегодня и на видимую перспективу стали здания со средней энергоактивностью, в которых энергией возобновляемых природных источников обеспечивается от 40% до 60% общей потребности. (Н. П. Селиванов, А. И. Мелуа, С. В. Зоколей)

 

 

Использование возобновляемых источников энергии.                      Биоэнергоактивные здания.

К возобновляемым источникам энергии, многие из которых имеются практически повсеместно и в разных масштабах используются в современном строительстве, относятся:

энергия солнца (тепловая и световая составляющие солнечной радиации - основной первоисточник);

геотермальная (тепло верхних слоев земной коры и массивных поверхностных форм рельефа - скал, камней и т.п.), гидротермальная (тепло грунтовых вод, открытых водоемов, горячих подземных источников) и аэротермальная энергия (тепло атмосферного воздуха) - "производные" от солнечной энергии и энергии земного ядра;

кинетическая энергия воздушных потоков (энергия ветра - "вторая производ-ная" от солнечной энергии);

кинетическая энергия водных потоков (энергия водопадов и морских приливов - "производные" от гравитационных сил Земли и Луны);

энергия биомассы (растительности, органических отходов промышленных и сельскохозяйственных производств, а также жизнедеятельности животных и людей - результат биоконверсии солнечной энергии);

    Например, ветровые  энергетические ресурсы континентов, которые могут быть когда-либо  использованы (с учетом неизбежных  потерь), оцениваются сегодня в 40 ТВт, при этом современное энергопотребление человечества составляет около 10 Твт. Биомасса уже сегодня обеспечивает до 13% мирового производства энергии. Однако, природные энергетические ресурсы распределены весьма неравномерно, что выражается существенными отличиями природно-климатических условий, даже в границах одного климатического района. Поэтому, в каждом конкретном случае экономическая эффективность, т.е. предпочтительность использования того или иного природного источника энергии определяется местными условиями и критериями: наличием источника в районе строительства, его мощностью (величиной возможных энергопоступлений) и размерами затрат, необходимых для технического обеспечения эксплуатации источника в данном регионе. Системы энергоснабжения зданий и населенных мест, использующие энергию природной среды, часто оказываются экономически эффективнее традиционных не только вследствие значительного снижения потребления обычных дорогостоящих топливных ресурсов, но и как более дешевые в строительстве (монтаже и эксплуатации, например, в условиях вечномерзлых грунтов, слаборазвитой или недостаточно мощной имеющейся инженерной инфраструктуры (что особенно характерно для реконструируемых густонаселенных, а также вновь осваиваемых малонаселенных мест).

 

 

Достоинства альтернативной энергетики.

  Одним из важнейших  достоинств альтернативной энергетики  является ее экологичность: процесс  получения энергии от возобновляемых  источников не сопровождается  образованием загрязняющих окружающую  среду отходов, не ведет к разрушению  естественных ландшафтов, практически исключает опасные для биологических субстанций аварийные ситуации, т.е. никак не угрожает экологическому равновесию экосистем.    Исключение составляет использование биомассы, предполагающее получение энергии посредством традиционного сжигания твердого биотоплива-концентрата и биогаза, в результате чего образуются углекислые соединения, способствующие усилению "парникового" эффекта в атмосфере; кроме того, использование биогаза, содержащего до 70% метана, требует усиленных мер обеспечения безопасности. Сумма этих обстоятельств ставит под сомнение экологическую целесообразность широкого использования биомассы в целях производства энергии. Кроме биоэнергоактивных зданий, типологический спектр которых довольно ограничен, в зависимости от принятой ориентации на использование того или иного (или нескольких одновременно) природного источника энергии различают:

гелиоэнергоактивные здания (эффективно использующие энергию солнца);

ветроэнергоактивные здания;

здания, использующие гео-, гидро- и аэротермальную энергию;

здания с комбинированным использованием различных природных источников энергии. (Н. П. Селиванов, А. И. Мелуа, С. В. Зоколей)

 

 

Активные и пассивные системы.

• Гелеоактивные здания.  

    Принципиальные  отличия активных и пассивных средств (или систем) можно обозначить несколькими примерами основных средств для сбора и аккумулирования энергии различными энергоактивными зданиями.

В гелиоэнергоактивных зданиях основными активными средствами будут являться такие технические устройства как:

гелиоприемники - в виде особо сконструированных панелей из фотоэлектрических элементов, обеспечивающих получение электроэнергии, или плоских гелиоколлекторов теплообменного типа, обеспечивающих получение тепла;

гелиостаты - зеркальные отражатели, перераспределяющие потоки солнечной энергии в пространстве (позволяют сократить площадь коллекторов в 2 - 4 раза;

концентраторы - криволинейные (обычно, зеркальные) отражатели, обеспечивающие сведение энергетического потока к точечному приемнику, на котором за счет повышения плотности излучения можно получать температуры до 650 О С с к.п.д. около 75%.

С другой стороны, основными пассивными средствами будут служить:

термические емкости - нагреваемые солнцем и медленно отдающие тепло естественные аккумуляторы (массивные конструкции зданий: каменные и водонаполненные стены, перекрытия; внутренние и наружные водоемы, каменные и глинистые массивы грунта и т.п.;

энергоактивные буферные пространства, в отличие от изолирующих энергоэкономичных, собирают тепло, отдаваемое термическими емкостями во внешнюю среду, посредством естественного "парникового эффекта", который имеет место в пространствах со светопрозрачными наружными ограждениями (теплицы, оранжереи, веранды) и позволяют обеспечить до 25% энергопотребления; так, весьма высокая энергетическая эффективность буферных пространств, использующих энергию солнца, наблюдается при устройстве теплиц на крышах зданий (общественных, производственных, жилых, а также организации их как мезопространств, в которые целиком помещаются здания или даже целые поселения; наиболее совершенной формой для буферного мезопространства является сфера, в частности, геодезический купол Фуллера, однако гигиенические качества таких структур вызывают нарекания многих специалистов и требуют тщательного изучения;