Эффективность использования энергии в современных зданиях сегодня должна закладываться на уровне подготовки архитектурного проекта. Например, существует тип жилья, который спроектирован таким образом, чтобы потреблять очень мало энергии и гарантировать эффективное использование и сохранение ресурсов. Это так называемый «пассивный дом». Эти дома построены так, что потребляют очень мало ресурсов, максимально используют энергию Солнца и естественные потоки воздуха для охлаждения и вентиляции дома, имеют хорошую изоляцию, средства рекуперации тепла и т.д. Все это приводит к минимизации ресурсов и рациональному использованию энергии. Но мир не останавливается лишь на таких проектах, и речь идет о революции в области энергоэффективности зданий, когда они потребляют столько же или меньше энергии, чем производят сами по себе. И все это становится возможным благодаря возобновляемым источникам энергии. Такая концепция, носящая название «нулевое здание», должна соответствовать определенным условиям. Во-первых, нужно максимально снизить энергопотребление. С помощью мер по сокращению потребления появляется и возможность уменьшить стоимость самих объектов. Кроме того, такие дома не только существенно экономят ресурсы, но также создают благоприятный внутренний микроклимат и позволяют в дальнейшем существенно экономить на коммунальных услугах. Поэтому мы сегодня познакомимся с самыми продвинутыми примерами уже построенных зданий, а также концептов, при строительстве которых были задействованы самые передовые технологии.

Aero Hive

В Гонконге планируется построить футуристическую башню Aero Hive — дышащее экологическое здание, которое вырабатывает кислород и удаляет углекислый газ. «Дыхание» этого здания проходит через вертикальные диафрагмы в виде атриумов, которые ведут себя как легкие, осуществляя поступление кислорода и удаление углекислого газа. Этот обмен представляет собой способ естественной вентиляции и является предпочтительным вариантом доставки свежего воздуха в любое помещение при его низком энергопотреблении. Ветровой поток во внутренние помещения осуществляется за счет эффекта «Вентури» через пересекающиеся зеленые диафрагмы, ориентированные лицом к преобладающим ветрам. Аэродинамический архитектурный дизайн реализуется с учетом ориентации здания, положения, формы и вариантов плана.

Алгоритмический процесс проектирования сопровождался созданием дифференцированного массива шестиугольных напольных плит, масштаб которых варьируется в зависимости от критериев окружающей среды, функциональных аспектов, структурной логики и эстетических параметров. Параметрическое моделирование и компьютерное моделирование, а именно солнечная инсоляция и CFD-анализ, были выполнены для проверки климатических эффектов геометрии закручивания. Ключом к этим формам адаптации является отношение здания к окружающей среде и контекстуальные силы, которые формируют развитие формы и поведение окружающей среды. Факторы окружающей среды и структурные концепции формируют форму и внешний вид этой башни. Для оптимальной экологической эффективности работы форма здания должна иметь соответствующую форму, обеспечивающую максимальную защиту от солнца при различных углах наклона солнечных лучей и интенсивности инсоляции.

Серия проведенных исследований затенения и инсоляции (Wh) показала, что поворот сужающейся шестиугольной формы на 900 по часовой стрелке и против часовой стрелки дает преимущества самозатенения. Кроме того, башни расположены так, что взаимно затеняют друг друга в разное время дня и года. Ядро центральной трубы закрепляет каждую башню, которая возвышается на 290 м над уровнем земли и имеет извилистую форму. Форма инкапсулирована треугольным экзоскелетом, сочленяющим многоэтажный атриум, расположенный на концах, оставляя прозрачные плиты пола для функционального распределения.

Breeze of Innovation

Проект Breeze of Innovation была разработан Фернандо Хересом и Белен Перес де Хуан из SMAR Architecture Studio и недавно выиграл конкурс дизайна Urban Confluence Кремниевой долины из 963 заявок из 72 стран. Башня Breeze of Innovation, которая отличается привлекательным внешним видом, состоит из 500 отдельных стержней, которые будут подсвечиваться, вырабатывая электричество при колебании от ветра. Высота энергетической башни составит 61 м, а расположится она в Arena Green в Сан-Хосе (штат Калифорния, США). Хотя внешняя часть предназначена для перемещения, структурный центр здания, очевидно, потребует немного большей устойчивости, и в нем будет размещаться ряд пространств и проходов, которые обеспечивают доступ к смотровой площадке наверху, откуда открывается 3600 вид на окрестности. В башне также разместятся выставочная площадь и кафе.

Be Issy

Вe Issy — современное жилое и коммерческое зеленое здание в Исси-ле-Мулино (Франция). Оно производит больше энергии, чем потребляет, демонстрируя максимальную эффективность и производство энергии в новом экологическом дизайне. Используя мощность солнечных панелей SunPower, а также многие другие природосберегающие материалы, техники, конструкции и архитектурные концепции, Be Issy самостоятельно поддерживает свою повседневную деятельность. Когда в 2015 году была разработана концепция Be Issy, подрядчики предусмотрели будущие тенденции и правила зеленого строительства. Здание одним из первых получило награду BEPOS и сертификацию для благополучия пользователей WELL. Система солнечных панелей Be Issy мощностью 219 kW включает панели SunPower E20-327 COM, расположенные наверху здания.

Powerhouse Telemark

В городе Порсгрунн (Норвегия) построили офисное здание из экологически чистых материалов, которое полностью работает на электроэнергии, сгенерированной солнечными панелями, а излишки отдает в сеть. Возвела офис Powerhouse Telemark норвежская строительная компания Snøhetta. Фасад 11-этажного здания немного перекошен. Часть его крыши на восточной части наклонена под углом в 45⁰. Именно там и установлены солнечные панели. Несмотря на наличие энергоэффективных систем освещения, архитекторы спроектировали остекление здания таким образом, чтобы как можно больше снизить необходимость в искусственном освещении. Также строители тщательно продумали теплоизоляцию здания, сделав ее как можно более герметичной. Для отопления в Powerhouse Telemark также используются геотермальные скважины глубиной 350 м. Powerhouse Telemark был построен с использованием экологически чистых материалов: древесины, гипса и плитки для кровли, состоящей на 70% из переработанных рыболовных сетей. Деревянный настил сделан из золы от древесной стружки. В здании расположены офисы, тренажерный зал, ресторан и терраса на крыше. Интерьер здания спроектирован таким образом, чтобы адаптироваться под нужды владельцев помещений.

1075 Nelson Street

Британская студия WKK Architects представила визуализацию холмистого небоскреба 1075 Nelson Street в Ванкувере (Канада), который станет самым высоким в мире зданием, созданным по системе Passivhaus. Passivhaus — это международный стандарт энергоэффективности, который помогает значительно снизить требования к отоплению и охлаждению помещений в здании, а также выбросы углерода. Небоскреб высотой 178 м, спроектированный на участке с видом на парк Нельсон в районе Вест-Энд, будет содержать 480 высокоэффективных жилых квартир. Он разрабатывается WKK Architects совместно с IBI Group для Henson Developments с целью продемонстрировать, что современная высотная архитектура может быть энергосберегающей и соответствовать строгим стандартам Passivhaus.

Здание будет иметь характерную волнообразную форму. После завершения строительства оно получит титул самого высокого в мире здания Passivhaus. Отличительная форма башни была разработана так, чтобы вызвать ассоциации с ростком, вырастающим из ее бетонного фундамента, и бросить вызов представлению о том, что энергоэффективные здания должны иметь простые формы. Чтобы соответствовать стандарту Passivhaus, внешняя часть здания будет герметичной с использованием 40% высокоэффективного тройного остекления и 60% суперизолированных стен. Это сводит к минимуму потери тепла через обшивку здания и обеспечивает минимальное нагревание. В здании также будут использоваться две системы вентиляции с рекуперацией тепла, которые будут подавать свежий воздух во все квартиры, предотвращая появление неприятных сквозняков и сохраняя воздухонепроницаемость. Та же система будет регенерировать тепловую энергию из отработанного воздуха и повторно использовать ее для нагрева поступающего свежего воздуха.

Eco-Floating Hotel

Проект, получивший название Eco-Floating Hotel, будет вращаться на месте и питаться энергией ветра, солнечной энергией и приливами. Этот плавучий отель спроектирован архитектурной студией Хайри Атака (HAADS) и будет иметь площадь 35000 м². В нем будет доступно 152 номера. Отель будет расположен недалеко от берега и поддерживаться плавучими платформами. Вращение будет осуществляться очень медленно и на полный оборот потребуется 24 часа. Это движение должно контролироваться системой динамического позиционирования, которая используется для удержания кораблей на правильном курсе, и будет состоять из ряда двигателей и гребных винтов.

Характеристики устойчивости отеля столь же амбициозны, как и его вращающийся дизайн. Вихревая форма крыши будет использоваться для сбора дождевой воды для орошения зелени и других целей, в то время как солнечные панели и ветряные турбины будут использоваться для обеспечения энергии. Кроме того, водное течение будет использоваться приливной системой, похожей на динамо-машину, когда отель поворачивается и вырабатывает энергию. В HAADS заявляют, что в настоящее время проводятся технико-экономические исследования, чтобы попытаться реализовать проект к 2025 году.

Google Bay View

Компания Google открыла новый кампус Bay View в Сан-Франциско. Компания впервые полностью сама разработала проект, дизайн пространства и сама построила здание. С каждого рабочего места в этом офисе есть вид на улицу, а на окнах установлены автоматические шторы, которые открываются и закрываются в зависимости от погоды и времени суток. Внутри здания работают 2 кухни и 7 кафе. Там не применяется газ, только электричество. Но, пожалуй, главное преимущество Bay View — зеленая энергетика. Необычная крыша сплошь покрыта солнечными панелями, которые генерируют до 40% энергетических потребностей здания. Остальные 60% вырабатывают ветряные электростанции, а геотермальная установка позволяет нагревать и охлаждать кампус без использования ископаемого топлива. Все потребности в непитьевой воде удовлетворяются за счет жидкости, генерируемой в кампусе или около него. Пруды собирают дождевую воду круглый год, а сточные воды проходят через систему очистки для смыва в туалетах и полива растений. Система вентиляции использует 100% наружного воздуха. Для строительства и отделки использовались материалы без токсичных веществ.

Seventy-Six

Первый в мире проект зданий с тройным уровнем энергоэффективности — комплекс Seventy-Six. Тройной нулевой показатель означает высочайшие стандарты достижения нулевого уровня отходов в трех категориях: энергия, вода и отходы. Seventy-Six спроектирован Garrison Architects и состоит из трех зданий смешанного использования. Здание «A» — это 7-этажное строение площадью более 3746 м², здание «B» — это 9-этажное строение площадью более 12642 м², а здание «C» также является семиэтажным строением площадью 3746 м². Все здания включают студии, апартаменты с одной, двумя или тремя спальнями, а также коммерческие помещения. Комплекс будет построен с использованием стального каркаса с модульной конструкционной системой, которая будет включать в себя сборные элементы на стальном каркасе заводского изготовления.

Разнообразные инженерные группы отвечают за HVAC, водопровод, противопожарную защиту, проектирование и анализ электротехники для достижения амбициозной цели — соответствия стандарту Triple Net Zero Energy. Системы MEP будут включать гибридные солнечные тепловые и фотоэлектрические системы, которые будут размещены на солнечных навесах на крышах, а также над внутренними дворами. Вся избыточная энергия будет накапливаться в батареях на месте и передаваться в сеть. Ливневая вода будет накапливаться, а серая вода будет очищаться на месте. Собранная и очищенная дождевая вода будет использоваться для орошения, рециркуляции, компостирования для переработки и преобразования твердых отходов в энергию. Между тем, дождевая вода будет накапливаться на крыше и нагреваться за счет солнечной энергии, чтобы обеспечить теплую воду для бытовых нужд. Текущий план Seventy-Six также включает системы переменного потока хладагента, которые будут реализованы для обеспечения отопления и охлаждения трех зданий. В проекте будет представлено светодиодное освещение с контролем присутствия и двухуровневое управление освещением.

One Сentral Park

Сидней знаменит не только своим оперным театром, но и энергоэффективным жилым домом One Сentral Park, который представляет собой небоскреб выстой 130 м с вертикальными садами, занимающими до 50% всей площади. Архитектором выступил Жан Нувель, автор знаменитой ресурсосберегающей башни Burj Qatar в Катаре. Выступающая консоль здания покрыта 320 специальными отражателями, которые позволяют регулировать нагрев фасадов, направляя лучи на гелиостаты, расположенные на соседней башне. Благодаря этому атриум с местами для отдыха и бассейнами между высотками круглый год обеспечен необходимым солнечным светом. Такое решение также позволяет сооружению нагреваться до 40% меньше других домов в городе.

The Shard

Огромное 310-метрвое здание The Shard, что в переводе означает «осколок», возвышается над Лондоном с 2012 года. Несмотря на высокую скорость урбанизации, небоскреб по-прежнему занимает четвертую позицию в рейтинге самых высоких зданий Европы. Однако, это далеко не все его особенности. При его строительстве применялись новейшие технологии и концепция «город в городе». Двойные фасады с подушкой обеспечивают полную теплоизоляцию небоскреба, а укрепленные на них специальные сенсоры позволяют контролировать уровень освещения. Здание также обеспечено системой сбора дождевой воды, которая впоследствии используется для бытовых нужд и регулирования микроклимата. Кроме всего, небоскреб также способен перерабатывать отходы и самостоятельно вырабатывать электроэнергию. Особенно следует отметить то, что благодаря своей необычной форме, укрепленной оси конструкции и специальным технологиям, здание способно выдержать даже столкновение с самолетом. Автором такого шедевра выступил знаменитый архитектор Ренцо Пиано.

Sheraton

Однако одним из самых выдающихся зданий Китая можно назвать отель Sheraton в городе Хучжоу. Здание отличается своей необычной бионической формой, благодаря которой входит в список наиболее удивительных небоскребов мира. Автором проекта выступил китайский архитектор Ма Янсонг. Помимо высокобюджетных материалов при создании небоскреба также применялись передовые технологии. К примеру, загнутая конструкция здания также защищает его от землетрясений. А кругообразная форма в сочетании с панорамными окнами обеспечивает максимальный доступ солнечного света, благодаря чему значительно экономит потребление электроэнергии. В отделке фасадов вместо обычного стекла были использованы светоотражающие экраны, которые позволяют контролировать внутренний климат-контроль отеля, не используя при этом систему кондиционирования.

CCTV

Еще одно удивительное своими формами и технологиями сооружение находится в другом городе Китая — Пекине. Деловой центр, где разместилась штаб-квартира Центрального китайского телевидения CCTV, был построен в 2009 году и признан одним из самых энергоэффективных зданий во всем мире. Площадь небоскреба составляет 575000 м². При этом небоскреб потребляет на 55% меньше энергии, чем требуется обычному зданию таких же размеров. При строительстве были учтены технологии климат-контроля, включая вентиляцию помещений в зимний период и систему охлаждения воды в летний. Кроме того, здание спроектировано особым образом. Оно выполнено в виде двух перевернутых латинских букв L, соединенных между собой. Необычные формы обеспечивают слабый уровень нагрева фасадов, ведь большая их часть всегда находится в тени. Автором проекта выступил голландский архитектор Рэм Колхас из студии ОМА. Высота небоскреба достигает 234 м.

Следите за новостями в нашем Telegram-канале: https://t.me/infocity_az