Развитие архитектуры энергосберегающих зданий во вьетнаме (на примере города хошимина)
На правах рукописи
НГУЕН ХОНГ ЛОАН
РАЗВИТИЕ АРХИТЕКТУРЫ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЗДАНИЙ ВО ВЬЕТНАМЕ
(на примере города Хошимина)
Специальность 05.23.21 – Архитектура зданий и сооружений.
Творческие концепции архитектурной деятельности
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата архитектуры
Санкт-Петербург - 2013
Диссертация выполнена в ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» на кафедре архитектурного проектирования
Научный руководитель: | доктор архитектуры, профессор, Лавров Леонид Павлович |
Официальные оппоненты: | Лобанов Юрий Николаевич, доктор архитектуры, профессор, ООО «Архитектурная мастерская Ю.Н. Лобанова», г. Санкт-Петербург, директор; |
Денисова Татьяна Алексеевна, кандидат архитектуры, доцент, ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет», кафедра рисунка, доцент | |
Ведущая организация: | ОАО «ЛЕННИИПРОЕКТ» научно-исследовательский и проектный институт по жилищно-гражданскому строительству, г. Санкт-Петербург |
Защита диссертации состоится «06» ноября 2013 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.223.05 при ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4, зал заседаний диссертационного совета (аудитория 505А).
Телефакс: (812) 316-58-72
Email: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет».
Автореферат разослан «04» октября 2013 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
кандидат архитектуры,
доцент Вайтенс Андрей Георгиевич
I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования.
Концепция архитектуры энергосберегающих зданий в последние десятилетия становится актуальной в современной архитектуре. При проектировании энергосберегающих зданий обращается внимание не только на эффективное использование энергии, но и на сокращение энергозатрат в целом цикле их эксплуатации.
Во Вьетнаме развитие архитектуры энергосберегающих зданий является весьма актуальным из–за сложившейся в стране ситуации: используемые архитектурные решения лишь в малой степени учитывают аспекты энергосбережения; невысока популярность идей энергосбережения среди населения. Природно-климатические ресурсы Вьетнама перспективны для получения воспроизводимой энергии, однако этот потенциал мало использован.
Можно сказать, что архитектура энергосберегающих зданий является новой для Вьетнама. Лишь в последние годы вопрос энергосбережения зданий привлекает внимание ученых, специалистов и инвесторов, а также населения. Однако ведущиеся научные разработки сконцентрированы на общих проблемах энергосбережения, а направленность на конкретные решения с учетом природно-климатических, социально-экономических и градостроительных факторов Вьетнама недостаточна.
Архитектура в обязательном порядке должны стать важной составляющей стратегии энергосбережения. Данная работа направлена на выявление наиболее перспективных путей решения этой задачи.
Степень разработанности темы исследования. К этой научной области обращаются как исследовательские организации Вьетнама (Центр образования и международного сотрудничества исследовательской архитектурной академии, Департамент научной технологии и экологии, Центр развития энергосбережения города Хошимина, Строительный институт Ханоя и др.), так и отдельные ученые (Нгуен Динь Тоан, Нгуен Чунг Хоа, Нгуен Ле Минь, Нгуен Ван Динь, Ле Тхй Бик Тхуан, Хоанг Винь Хынг и др.).
Отношение архитектуры и экологии, а также способы применения возобновляемых источников энергии в строительстве рассмотрены в трудах зарубежных исследователей. Среди советских и российских необходимо отметить работы Бродача М.М., Иолева В.И., Оболенского Н.В., Табунщикова Ю.А., Тетиора А.Н., Сарнацкого Э.В., Селиванова Н.П., Шилкина Н.В.
Были изучены публикации и проекты таких специалистов, как Герман Груб из Германии, Дэвид Opp из США, Норман Фостер и Шу Роаф из Великобритании, Ф. Асдрубали, Дж. Бальдинелли, Ф. Д’Алессандро из Италии, Танака С., Суда Р. из Японии, Кэн Ян из Малайзии и др.
Цель и задачи исследования.
Цель исследования определить возможности и пути развития архитектуры энергосберегающих зданий в условиях Вьетнама.
Объект исследования энергосберегающие здания в городах Вьетнама. Особое внимание обращается на типы зданий, которые являются основными и типичными для архитектуры страны (малоэтажные блокированные и многоэтажные жилые дома, общественные здания).
Предметом исследования является архитектурно-строительные решения зданий массовой застройки городов Вьетнама в совокупности с определяющими их природно-климатическими, социально-экономическими, инженерно-технологическими и градостроительными условиями.
Задачи исследования:
- Определить общемировые тенденции развития архитектуры жилых и общественных зданий с учетом возрастающей роли факторов энергоэффективности.
- Определить методы адаптации к климату в традиционном зодчестве, обобщить современный опыт проектирования, строительства и эксплуатации энергоэффективных зданий во Вьетнаме.
- Выявить наиболее значимые природно-климатические ресурсы Вьетнама, которые важны для повышения энергоэффективности зданий.
- Дать предложения по формированию системы архитектурно-строительных мер по рациональному энергопотреблению при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий во Вьетнаме.
Методологической основой диссертационного исследования послужили:
- Анализ зарубежных материалов по формированию и эксплуатации зданий энергоэффективной архитектуры;
- Ознакомление с традиционным опытом народной экоархитектуры;
- Анализ вьетнамских литературных источников и проектных материалов по вопросам энергосбережения в архитектурно-строительной сфере;
- Изучение опыта внедрения современных технологий энергосбережения в современную практику проектирования и строительства во Вьетнаме;
- Сопоставление материалов, полученных в ходе предшествующего анализа проведенных материалов, и разработка рекомендаций.
Область исследования соответствует требованиям паспорта научной специальности ВАК: 05.23.21 – Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности п.1 «Прогнозирование развития архитектуры гражданских и промышленных зданий и их комплексов».
Научная новизна исследования заключается в разработке предложений по развитию архитектуры энергосберегающих зданий в условиях Вьетнама, базирующихся на анализе международной теории и практики «зеленой» архитектуры, опыта народного зодчества в адаптации жилой среды к местным природно-климатическим особенностям.
Существенные результаты исследования, выносимые на защиту, и их научная новизна заключаются в следующем:
- Выявлены основные способы энергосбережения зданий в мире, особенно в странах со сходными климатическими условиями с Вьетнамом.
- Определение основных мероприятий по энергосбережению, применяющихся в народном зодчестве и современной практике проектирования и строительства зданий во Вьетнаме.
- Анализ природно-климатических, социально-экономических условий и современной ситуации в практике архитектуры Вьетнама с точки зрения энергосбережения. Определены возможности применения во Вьетнаме мероприятий мирового опыта по энергосбережению.
- Выявлены тенденции развития архитектуры энергосберегающих зданий во Вьетнаме на современном этапе и разработаны предложения по их перспективному развитию.
- Составлен систематизированный перечень мероприятий по энергосбережению зданий для условий Вьетнама.
Практическая ценность и реализация результатов исследований. Возможно использовать предложения автора по новому подходу и архитектурно-строительным решениям формирования энергосберегающих зданий во Вьетнаме на современном и перспективном этапах.
Достоверность научной гипотезы. Обоснованность выводов и рекомендаций определяется использованием трудов российских, зарубежных и вьетнамских ученых по теории «зеленой» архитектуры, проблемам энергосбережения зданий, теории и практике мировых современных достижений в сохранении и получении энергии. Использованы теоретические и практические материалы вьетнамских и зарубежных ученых по улучшению микроклимата зданий.
Апробация работы. Основные положения и рекомендации диссертационной работы доложены на 67, 68-ой научных конференций профессоров и аспирантов СПбГАСУ, на 61, 62, 63-ой научных и практических конференций молодых учёных и специалистов, проведенных в университете в 2008 - 2011гг., и на 11-ой международной конференции Великого Новгорода и Санкт-Петербурга «Архитектор. Город. Время» в 2009г., а также на международной конференции «Автоматизация систем тепло – электроснабжения. Энергоэффективные здания, технологии, оборудование и материалы для улучшения среды жизнедеятельности» (СПб) в 2010г.
Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 10 научных статей (общим объемом 53 с. (3,3 п.л.), вклад автора – 49,25 с. (3,07 п.л.)), в т.ч. 4 статьи в журналах, рецензируемых ВАК - «Вестник гражданских инженеров» №1(26) и №3(28), СПбГАСУ, 2011г., №4(33), СПбГАСУ, 2012г. и в журнале ПГС №6 (июнь) 2011г.
Структура и объем работы. Диссертация представлена двумя томами:
Том 1: на 144 страниц изложена текстовая часть, состоящая из введения, трех глав, выводов, рекомендаций и библиографии, имеющей 169 наименований. Том 2: на 74 страницы приведен иллюстративный материал объемом 70 рисунков.
Во введении сформулирована проблема и обоснована актуальность проводимых исследований, сформулированы цель и задачи, научная и практическая значимости.
В первой главе «Международная и отечественная теория и практика в «зеленой» архитектуре для энергосбережения и получения энергии» - обращается внимание на существующие теории и концепции мировой "зеленой" архитектуры, а также рассматривается опыт проектирования и строительства энергосберегающих зданий в зарубежных странах и в традиционной народной архитектуре Вьетнама.
Во второй главе «Специфика развития архитектуры энергосберегающих зданий в условиях Вьетнама» - рассматриваются природно-климатические, социально-экономические условия, современный уровень энергопотребления в практике архитектуры и строительства Вьетнама с целью выявления специфических черт, влияющих на развитие архитектуры энергосберегающих зданий страны (Приложение 1).
В третей главе «Тенденции развития энергосберегающих зданий во Вьетнаме» - раскрываются основные тенденции и конкретные решения для развития архитектуры энергосберегающих зданий во Вьетнаме, на примере г. Хошимина.
В заключении обобщены основные выводы исследования и предложены рекомендаций.
II. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ДИССЕРТАЦИИ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ
- Выявление основных способов энергосбережения зданий в мире, особенно в странах со сходными климатическими условиями с Вьетнамом.
Во всем мире приобретают актуальность вопросы энергосбережения в сфере строительного производства и сокращения ресурсных расходов в период эксплуатации зданий. Сформировались концепции, отражающие стремление к повышению качества предоставляемой человеку среды на основе архитектурно-строительных решений и современных технологий при сохранении баланса с природой. Все способы должны согласованно осуществляться в совокупности, которая зависит от природно-климатических, социально-экономических и научно-технических условий местностей и человечества в целом.
В разных странах применяются разные системы оценки энергоэффективности зданий, наиболее популярными являются LEED (США), BREEAM (Великобритания), DGNB (Германия). В каждой системе зафиксированы определенные требования, значимость которых определяется по баллам или в процентах.
Проблемы энергоэффективности по-разному решаются в разных климатических условиях. В странах с холодным климатом первостепенной задачей является сокращение расходов энергии на обогрев здания и освещение помещений, а в странах с умеренным климатом кроме освещения и теплоизоляции зимой важно охлаждение зданий летом.
В тропических странах стремление избежать жары в помещениях стало главной задачей архитектуры, и традиционные приемы сочетаются с современными достижениями технологии. Для энергосбережения учитывается и потенциал окружающей среды. Можно выделить архитектурно – планировочные решения, типичные для этого региона:
- размещение застройки на участках с оптимальным микроклиматом, организация уличной сети и размещение зданий с расчетом на минимизацию воздействия солнца;
- использование атриума или «солнечного дворика» для обеспечения проветривания, освещения при затенении внутренних пространств зданий;
- использование буферного пространства для защиты помещений от солнечной радиации, слепящих лучей при обеспечении проветривания;
- озеленение наружных ограждений для защиты от нагрева;
- устройство зеленых или вентилируемых пространств на верхних отметках многоэтажных зданий в целях улучшения проветривания и солнцезащиты
- применение солнцезащитных элементов на фасадах, использование для солнцезащиты некоторых конструктивных элементов здания;
- затенение с помощью растительности и охлаждение с применением водоемов.
В целом, необходимо принимать во внимание не только расход энергии в период возведения здания и его последующей эксплуатации, но и при изготовлении строительных материалов, а также при утилизации материалов. Обращается внимание на возможность получения энергии из альтернативных источников (солнечной, ветровой, геотермальной и др.).
Таким образом, можно выделить совокупность способов и мероприятий энергосбережения, используемых в настоящее время в мире (Таблица 1).
Таблица 1
Опробованные способы энергосбережения и их мероприятия в мире
Способ энергосбережения | Мероприятия |
Применение рациональных объёмно–планировочных и конструктивных решений с учётом климатических условий для сохранения энергии | Ориентация здания |
Объемно-планировочное формообразование зданий | |
Функциональное зонирование | |
Использование буферных пространств | |
Озеленение крыши и стен | |
Использование ресурсов естественного освещения | |
Эффективные конструкции и наружные ограждения | |
Экологически чистые материалы с возможностью их повторного использования | |
Использование современных технологий и утилизации возобновляемых источников энергии для получения чистой энергии | Энергоактивность солнечной энергии |
Энергоактивность ветровой энергии | |
Энергоактивность геотермальной энергии | |
Энергоактивность энергии биомассы | |
Энергоактивность энергии тепловых выбросов | |
Использование интеллектуальных систем для управления использованием энергии |
- Определение основных мероприятий по энергосбережению, применяющихся в народном зодчестве и современной практике проектирования и строительства зданий во Вьетнаме.
Народное жилище, создававшееся и совершенствовавшееся на протяжении тысячелетий, отвечает бытовому укладу и природно-климатическим особенностям. В жарко-влажном климате Вьетнама проветривание и зашита помещения от солнечного нагрева давно стали важнейшими задачами получения комфорта. Для этого используются:
Ориентация здания и объемно - формообразование зданий: главные помещения ориентируют на юг или на юго-восток. Кухня и подсобные помещения располагаются перпендикулярно главному корпусу дома. Эта структура создает дворик, улучшающий возможность проветривания усадьбы.
Функциональное планирование с учетом природного ресурса: на границе дворика рационально высаживают деревья, а в саду располагают пруд. Таким образом, деревья защищают дома от солнечной радиации и холодного ветра, а вода охлаждает воздух.
Использование буферных пространств: буферное пространство обычно расположено по протяженности главных фасадов. Его ограждение образовано из солнцезащитных устройств в виде подвижных занавесей и статичных навесов для защиты от солнечной радиации, дождя и пыли.
Озеленение крыши и стен: для солнцезащиты стен часто используются посадки миниатюрных цветов и лиан.
Архитектурно - строительные решения по наружным ограждениям: для возведения основных элементов здания всегда используются местные материалы. Для стен используются материалы из дерева, кирпича, глины и т.п. Крыша бывает двухскатной с большим выступом. Крыши делаются из соломы толщиной 30-40 см, или глиняных черепиц, которые крепятся на деревянную конструкцию.
В последнее время в стремлении к улучшению микроклимата помещений во Вьетнаме появились здания (хотя их количество еще немного), отвечающие климатическим условиям и обеспечивающие определенную степень энергосбережения. В них сохранены некоторые характерные черты народного жилья, что способствует улучшению микроклимата, например: расположение пруда, сада, использование больших крышей с далеко выступающими карнизами и широких проемов и т.п. Для улавливания воздушных потоков обращается большое внимание на надлежащую ориентацию пространств и проемов.
Особо следует подчеркнуть, что энергоэффективная результативность обеспечивается за счет рационального и продуманного формообразования в сочетании с органичными архитектурно-строительными решениями (планировочными и конструктивными), а технические устройства применяются в разумных масштабах, в исключительном случае - при реконструкции памятника архитектуры.
Таким образом, следует применить опыт использования архитектурно - строительных мер по энергосбережению традиционного и современного зодчества Вьетнама для развития архитектуры энергосберегающих зданий.
- Анализ природно-климатических, социально-экономических условий и современной ситуации в практике архитектуры Вьетнама с точки зрения энергосбережения. Определены возможности применения во Вьетнаме мероприятий мирового опыта по энергосбережению.
Город Хошимин, находящийся в южном районе, имеет типичный жарко-влажный климат. Здесь средняя годовая температура составляет 27,5 °С (зимы здесь нет), средняя влажность – 80 %.
На всей территории страны весьма высока солнечная радиация (86-169 ккал/кв.см. в год, на 40-50 % выше в Европе), что создает преимущества при получении солнечной энергии. Вьетнам имеет протяженное морское побережье и большие горные районы (75 % территории страны), где отмечаются ветровые потоки большой скорости. Это способствует возможному использованию ветровой энергии (по расчету Всемирного Банка возможно получить 513360 МВт в год). Гидрогеологические условия создают предпосылки для активного получения термической энергии. Богатая растительность является базой для производства экологических строительных материалов, а также для получения биомассы.
Вьетнам является членом ВТО. Ежегодный прирост ВВП - 7,5 %. В 2012г. средний ВВП на 1 человека был равен 1100 долларов США. Хошимин является самым крупным городом и центром деловой активности Вьетнама. Местная экономика развивается в 1,5 раза быстрее, чем во Вьетнаме в целом, а ВВП города в 2,5 раза выше среднестатистического уровня страны. Ныне он сталкивается с проблемами слишком быстрого роста населения и загрязнения окружающей среды. В области архитектуры характерны нерационально энергопотребление в жилищно-коммунальной сфере и чрезмерны потери энергии при эксплуатации зданий.
Эффективность управления, уровень заинтересованности населения в сфере экономии энергии весьма невысоки, а применение новых архитектурных достижений и внедрение мирового опыта по энергосбережению недостаточны. Во Вьетнаме пока нет конкретных регламентов по проектированию гражданских зданий с учётом повышения энергоэффективности.
Вьетнам характеризуется высокой расточительностью и неэффективным использованием энергии. По официальной статистике, на производство строительных материалов, строительство и эксплуатацию гражданских зданий затрачивается до 48 % от общего потребления энергии в стране, а на домашнее хозяйство уходит до 35-40 % потребляемой электроэнергии.
Необходимо критически оценить характерную для городов Вьетнама блокированную жилую застройку. На блокированные дома с их низкой энергоэффективностью приходится большая доля жилищ. Архитектурные особенности блокированных домов не обеспечивают надлежащего микроклимата помещений. Блокированные дома строятся высотой в 2-5 этажей в виде коробки на маленьком участке 4 м на 20 м с одним световым фасадом. Обычно плотность застройки домов высокая (до 100 %), часто отсутствует задний дворик. Оптимальная ориентация домов практически недостижима. В домах часто отсутствует сквозное проветривание, а задние помещения обычно не имеют естественного освещения. Это приводит к использованию технических средств для повышения комфортности проживания и нерациональному энергопотреблению.
Как правило, обеспечение улучшения микроклимата в секционных домах намного труднее, чем в малоэтажных усадьбах. Нынешние схемы планировки секций и квартир в многоэтажных секционных домах ориентируются на экономический эффект путем увеличения выхода жилой площади: 1) используются многоквартирные секции, 2) квартиры обычно имеют большую глубину – до 10-12 м., 3) решение фасадов не учитывает особенностей ориентации на разные стороны света (солнцезащитные устройства размещаются стихийно и часто используются как декоративные элементы).
Сходная ситуация и в общественных зданиях. При их создании во многом ориентируются на эффектный внешний облик и максимальный выход полезной площади. Преобладают стеклянные фасады, позволяющие осветить и глубинные помещения, но солнцезащита их недостаточна. В стремлении к получению дополнительных коммерческих площадей строится большое количество общественных зданий, которые не отвечают надлежащему энергосбережению.
Можно констатировать, что качество среды в современных гражданских зданиях намного хуже, чем в традиционной усадьбе (Таблица 2).
Таблица 2
Сопоставление качеств традиционной усадьбы и современных зданий
Показатель качества | Традиционная усадьба | Современные здания | |||
Жилые дома | Общественные здания | ||||
Блокированные дома | Средне- и многоэтажные | Мало- и среднеэтажные | Многоэтажные | ||
Оптимизация формы зданий | да | затруднена | да | Да | Да |
Оптимальная ориентация по сторонам света | да | затруднена | затруднена | затруднена | затруднена |
Ориентация по направлению благоприятных ветров | да | затруднена | затруднена | затруднена | затруднена |
Сквозное проветривание ячеек | да | затруднено | затруднено | затруднено | Затруднено |
Естественное освещение | да | примерно 50% помещений | не все ячейки | не все ячейки | не все Ячейки |
Затенение от карниза кровли | да | только верхний этаж | только верх-ний этаж | только верхний этаж | только верхний этаж |
Затенение близко-расположенными деревьями | да | затруднено | затруднено | затруднено | Нет |
Охлаждение испарениями водных бассейнов | да | затруднено | затруднено - нет | затруднено | Нет |
Использование прохладно-аккумулирующих свойств грунта | да | да | затруднено - нет | Да | Нет |
Изоляция стен и крыши | да | да | да | Да | Да |
На основе анализа теории и практики энергосбережения в мире с учётом технико-экономических и архитектурно-градостроительных условий городов Вьетнама необходимо было выявлять возможности применения мировых мероприятий энергосбережения в стране (Таблица 3).
Таблица 3
Мировые мероприятия энергосбережения рассматриваются
с учетом условий Вьетнама
Мировые мероприятия | Традиционные мероприятия Вьетнама | Технико-экономические условия Вьетнама | Архитектурно-градостроительные условия городов Вьетнама | ||
Ориентация Здания | Хорошо достижима | - | Трудно, особенно для блокированных домов | ||
Объемно – формообразование зданий | Хорошо достижимо на больших участках | - | Трудно в условиях высокой плотности застройки в городах | ||
Функциональное планирование | Разделение зданий на отдельные корпуса с разной ориентацией | - | Условия градостроительства затрудняют, но возможно | ||
Использование буферных пространств | Хорошо достижимо | Теряет полезную площадь | Полезно для зданий с неблагоприятной ориентацией | ||
Озеленение крыши и стен | Много используются миниатюрное озеленение и лиана | Сложная техника и дорого стоит | Рекомендуется в летних помещениях, на стенах и крышах | ||
Эффективные конструкции и материалы наружных ограждений | Традиционная техника и местные материалы, которые дешевы, эффективны | Сложная техника и дорого стоит | Считается необходимым и эффективным в условиях высокой плотности застройки в городах | ||
Энергоактивность солнечной энергии | - | Дорого стоит для семьи Вьетнама (кроме системы нагревания воды) | Для малоэтажных домов можно установить на крыше, для многоэтажных домов можно еще на стенах | ||
Энергоактивность ветровой энергии | - | Дорого стоит для семьи Вьетнама | В больших и высоких зданиях можно применить | ||
Энергоактивность гео-термальной энергии | - | Дорого стоит для семьи Вьетнама | Можно применять во всех типах зданий. | ||
Энергоактивность энергии биомассы | - | Не сложная техника и недорого стоит | Можно применять во всех зданиях и семьях. На окраинах городов имеет преимущество. | ||
Энергоактивность энергии тепловых выбросов | - | Сложная техника | Утилизации тепловых выбросов для других технических оборудований. | ||
Использование интеллектуальных систем | - | Дорого стоит для семьи Вьетнама | Для больших зданий с обслуживанием большого количества пользователей | ||
Мировые Мероприятия | Традиционные мероприятия Вьетнама | Технико-экономические условия Вьетнама | Архитектурно-градостроительные условия городов Вьетнама | ||
Использование чистых и повторно-использующих материалов | Утилизация местных Материалов | Нужна государ-ственная стратегия для снижения стоимости товаров | Полезно для всех типов зданий и доступно к населению | ||
Возможность утилизации Отходов | Утилизация строи-тельных отходов и натуральных материалов | Утилизация строи-тельных отходов и отходов других про-цессов производства | Дешево и эффективно для всех типов зданий и доступно к населению |
Таким образом, мировые мероприятия по энергосбережению могут применяться по разным степеням в зависимости от типа и размеров зданий, а также от архитектурно-градостроительных условий каждого микрорайона городов Вьетнама.
- Выявление тенденций развития архитектуры энергосберегающих зданий во Вьетнаме в современном этапе и разработка предложений по их перспективному развитию.
С учетом социально-экономических условий Вьетнама проектирование и строительство энергосберегающих зданий в стране должно опираться на архитектурно-планировочные решения (Приложение 2.1).
Рассмотрение традиционных и современных зданий, хорошо адаптированных к местному климату, показывает, что рациональное применение ценностей традиционного зодчества в современных условиях имеет большую перспективу в экономичности и энергосбережении в связи со слабым развитием технологии, низким уровнем экономики и неподготовленностью населения.
С учетом большого потенциала получения энергии из возобновляемых источников во Вьетнаме архитектурно-строительные решения зданий и застройки в целом должны способствовать возможности получения чистой энергии (солнечной, ветровой, геотермальной и биомассы). В настоящее время ограниченные финансовые возможности населения не позволяют широко применять данные мероприятия, но быстрые темпы развития экономики страны позволяют рассчитывать на их внедрение в будущем.
Повышение энергоэффективности должно обеспечиваться также за счет реконструкции градостроительных структур. Улучшение ситуации в градостроительстве с учетом повышения энергоэффективности является важной перспективой как сегодня, так и в будущем.
Необходимо повышать роль социальных и административных мер. Данная задача должна выполниться по этапам: 1) первый этап: агитация и использование экономических факторов для оптимизации энергопотребления при строительстве и эксплуатации зданий; 2) второй этап: создание фонда научных и нормативных документов по проектированию и строительству энергоэффективных зданий; 3) третий этап: стимулирование проектирования и строительства энергоэффективных зданий.
Сопоставление зарубежных систем оценки энергоэффективности зданий со специфическими условиями страны показывает необходимость создания собственной системы для Вьетнама. К числу основных категорий системы оценки, можно отнести: управление, экономику, энергию, микроклимат внутри зданий, материалы и ресурсы, землепользование и экология, загрязнение и применение инноваций в реализации проекта.
Таким образом, для развития архитектуры энергосберегающих зданий во Вьетнаме требуется совокупность мероприятий на разных уровнях архитектурных пространств и управления. Важнейшей задачей является снижение расхода при реализации мероприятий энергосбережения с концентрированием усилий на архитектурно-планировочные решения.
- Составление систематизированного перечня мероприятий по энергосбережению зданий для условий Вьетнама.
Для развития архитектуры энергосберегающих зданий необходима совокупность мероприятий на разных уровнях архитектурных пространств: градостроительных мероприятий, повышения энергоэффективности зданий и организации внутренних пространств зданий.
5.1 Градостроительные мероприятия: Необходимо рационализировать систему застройки в направлении повышения энергоэффективности зданий.
Проветривание застройки: архитектурно-пространственное построение новых улиц должно способствовать созданию ветровых коридоров, усиливающих естественное движение воздуха. Необходима ориентация сетки жилых улиц в направлении господствующего ветра с учетом трасс каналов. Сеть улиц должна формироваться так, чтобы обеспечить рациональную ориентацию зданий (в г.Хошимина - направления на юг и юго-восток,).
Оптимальное расположение зданий в микрорайоне и формы застройки должны способствовать увеличению скорости ветра, предотвращению появление «ветровой тени» в микрорайоне. Желательно обеспечить достаточные расстояния между зданиями, позволяющие свободнее двигаться воздушным потокам.
Учет воздействия солнечной радиации: Для защиты от воздействия солнечных лучей на застройку следует выполнить следующие: 1) максимальное использование озеленения, водных бассейнов и испарения воды для снижения температуры воздуха, 2) уменьшение площади асфальта и бетона на уровне земли и на поверхностях зданий, 3) использование посадок близкорасположенных деревьев для защиты зданий от солнечных лучей, особенно от солнца с западных румбов, 4) рациональная ориентация здания, 5) обеспечение между постройками достаточного расстояния, необходимого для освещенности и инсоляции помещений.
Данные решения предназначаются для новых районов, а для сложившейся застройки требуются другие способы, одними из которых считаются ее реконструкция, снос и перепланирование кварталов из хаотичных блокированных домов. При реконструкции желательно предусматривать площадь для расположения двориков, переулков, садов или водную поверхность для проветривания и охлаждения прилегающей застройки.
- Повышение энергоэффективности зданий
Архитектурно-планировочные мероприятия:
- Оптимизация формы зданий: исходя из воздействия тепла на наружные ограждения зданий, для жарко-влажного климата рекомендуется оптимальное соотношение длины поперечного и продольного фасадов от 1:1,7 до 1:3 (Фирсанов В.М.). Там, где нет возможности выполнить данные предложения, можно расчленить общий объем здания на части более оптимальной формы с использованием открытых пространств, садов, коммуникационных пространств и т.п. на основе рационального функционального зонирования.
- Ориентация зданий: оптимальное ориентирование по солнцу длинных узких зданий более важно, чем квадратных, так как основная масса солнечной радиации приходится на 2 фасада: восточный и западный. В тропических районах главные помещения целесообразно ориентировать на юг или на юго-восток. Важно снижение отрицательного воздействия климата для зданий с неблагоприятной ориентацией. При этом объемно - формообразование зданий и функциональное планирование должно рассчитываться, исходя из приоритета главных помещений в обеспечении надлежащего микроклимата, а для второстепенных помещений – допускается ухудшение условий. Рекомендуется иерархия расположения помещений в зависимости от уровня требований к санитарно-гигиеническим показателям.
- Проветривание: используя народный опыт, можно сказать, что открытый дворик является необходимым элементом в структуре создания сквозного движения ветра в зданиях. При использовании замкнутого дворика следует открыть проемы достаточного сечения в направлении движения ветра. Если устройство дворика невозможно, то необходимо формировать иное проветривающееся пространство, которое непосредственно контактирует с внешней средой и максимально соединяется с помещениями: проветривающийся коридор, дворик и сады на верхних отметках. Определенные результаты дает и угловое проветривание.
- Защита от солнечной радиации: выступающий карниз кровли затеняет только верхний этаж многоэтажных зданий. Фасады, сильно нагревающиеся солнцем, должны быть прикрыты солнцезащитными устройствами. Помимо статичных, надо использовать подвижные солнцезащитные устройства, а также учитывать затеняющий потенциал таких конструктивно-планировочных и функциональных элементов зданий, как балконы, эркеры и т.п.. Важна защита крыши от нагрева, поскольку горизонтальная поверхность в южных районах получает в 2-3 раза больше солнечной радиации, чем вертикальная поверхность. Необходимы веранды на крышах, озеленение на крыше и стенах, цветники на балконах и лоджиях.
Народный опыт показывает, что эффективна защита зданий от прямых лучей солнца и отраженной радиации путем создания буферного пространства.
Расположение воды на пути движения ветра является оптимальным. Интенсифицировать движение воздуха может вентилятор.
- Естественное освещение: На северном и южном фасадах можно располагать относительно большие стеклянные ограждения с горизонтальными солнцезащитными устройствами. При использовании солнечного излучения с западного и восточного направлений необходимы вертикальные или лучше ячеистые солнцезащитные устройства с возможностью отражения, рассеивания и пропуска части света в помещения.
- Следует использовать потенциал естественных средств для солнцеизоляции и понижения температуры воздуха (водные бассейны и растительность). Охлаждение мало и среднеэтажных зданий можно осуществлять при использовании близкорасположенных деревьев, водных бассейнов и прохладно-аккумулирующих свойств грунта через специальную систему обмена воздуха, расположение на крыше водоемов с распылительным устройством, устройство садов на верхних отметках многоэтажных зданий.
Следует сочетать данные взаимосвязанные меры для получения оптимальных условий микроклимата с минимальной затратой энергии.
Конструктивные решения и строительные материалы:
- Для крыши предлагается использовать традиционные решения с применением черепицы (конструкция крыши должна быть многослойной, вентилируемой). Другие варианты - плоские изоляционные крыши с проветривающимся чердаком, озеленением или устройством водного бассейна на плоской поверхности и т.д.
- Для наружных стен рекомендуются эффективные материалы местного производства. На основе зарубежного опыта может быть рекомендована трехслойная конструкция стен с воздушной прослойкой, обеспечивающей обмен воздуха. Народный опыт показывает достоинства двухслойных проемов для обеспечения проветривания и защиты от жары. Можно использовать специальные стеклянные материалы с функцией солнцезащиты.
- Считать эффективными установку солнечных коллекторов и батарей на западные фасады, крыши или верхние веранды. Это должно способствовать защите зданий от нагрева и получению максимальной солнечной энергии.
Технические системы и их эксплуатация:
- Рекомендуется красить интерьер в светлые тона (особенно рядом с источниками освещения), использовать специальные устройства для отражения света на нужные места.
- В зданиях, рассчитанных на большое число пользователей, считается неизбежным и экономичным вложение средств в системы получения чистой энергии. Для города Хошимина с его большой солнечной активностью перспективны солнечные коллекторы и фотоэлектрические батареи для нагревания воды или получения электроэнергии. Такие средства сейчас доступны по экономическим показателям лишь для некоторых слоев населения, но в будущем они могут найти более широкое применение. Установка ветровых коллекторов большой мощности в индивидуальных домах в настоящее время не рекомендуется из-за высокой стоимости и шума.
- Системы получения биогаза из биомассы несложны и экономичны, они обеспечивает газом кухни в каждой семье. С ними можно сочетать систему очищения дождевой воды, утилизации мусора и растительных отходов.
- Большой объем осадков во Вьетнаме делает эффективным сбор и очищение дождевой воды. Имеющийся опыт показывает, что такая система несложна, недорога и не требует большой площади.
- Рекомендуется внедрять современные системы управления техническими системами зданий (электроосвещение, вентиляция, кондиционирование, водоснабжение), особенно в крупных общественных зданиях.
5.3 Организация внутренних пространств здания
Ориентация помещений: главные помещения целесообразно ориентировать на юг или на юго-восток для получения прохлады освежающего ветра и во избежание активного солнечного излучения с западных румбов.
Естественная вентиляция: для улавливания и направления ветра в помещения рекомендуются разные варианты расположения окон и их конструктивных решений, а также объемно – формообразования помещений, соседних объемов и прилегающих элементов. Путь ветра должен проходить на высоте приблизительного роста пользователя и через площадь деятельности, т.е. около 2-х м над полом. Максимальная скорость воздушного потока наблюдается, когда площадь выходного проема больше площади входного, скорость ветра также зависит от меблировки и расположения перегородок в помещениях.
Планировка функциональных помещений: одним из основных требований к пространственной организации внутренних помещений является обеспечение возможности вариантного размещения запланированных зон.
Естественное освещение: во избежание сильной яркости от прямого солнца необходимы солнцезащитные устройства с возможностью отражения, рассеяния и пропуска части света в помещения. При отсутствии яркости в зависимости от направления помещений требуются большие проемы с перпендикулярной ориентацией к солнцу и устройства отражения света для удовлетворения освещения помещений.
Проведенное исследование позволило сделать следующие выводы:
- Выявлен опыт проектирования и строительства энергоэффективных зданий в мире, особенно в странах со сходными климатическими условиями с Вьетнамом, где сочетаются традиционные приемы с современными достижениями технологии, а также учитывается потенциал окружающей среды.
На основе изучения мировых теории и практики энергосбережения можно выделить основные способы энергосбережения зданий:
+ Применение рациональных объёмно-планированных и конструктивных решений, учитывающих специфику местных климатических условий для сохранения энергии.
+ При проектировании использование современных технологий и утилизация возобновляемых источников энергии для получения чистой энергии.
- Рекомендуется применять традиционные архитектурно-конструктивные решения и их модернизированные виды на основе использования местных и натуральных материалов: ориентация домов и помещений, создание системы «сад – дворик – жилище», использование буферного пространства, солнцезащитных устройств и выступающих карнизов крыш, охлаждение воздуха с помощью воды и растительности и т.д.
- Архитектурно-строительные решения зданий и застройки в целом должны способствовать возможности получения чистой энергии (солнечной, ветровой, геотермальной и энергии биомассы). Рекомендуется предусмотреть пространства и способы для получения чистой энергии.
- С учетом современных экономических возможностей Вьетнама мероприятия по энергосбережению в стране должны опираться на использование возможностей архитектурно-планировочных решений. Потенциал современных технологий существенен при использовании эффективных конструкций и материалов, а также реализации традиционных и предлагаемых архитектором решений в современных зданиях. Рекомендуется сочетать мировые идеи и народные ценности в зависимости от типа и размеров зданий.
В урбанизированной среде крупных городов многие из традиционных приемов повышения энергоэффективности не могут быть реализованы, но они имеют значение для мало- и среднеэтажных гражданских построек. Для многоэтажных зданий требуются и другие методы (солнцезащита фасадов, создание садов или открытого затененного пространства на верхних этажах, использование атриумных пространств, повышение энергоэффективности технических систем и т.д.).
Проведенное исследование позволило сформировать следующие рекомендации:
Развитие энергосберегающей архитектуры в городе Хошимина на настоящем этапе должно использовать следующие мероприятия: оптимизация формы зданий; ориентирование зданий и помещений; функциональное зонирование; естественное проветривание; защита фасадов и крыш от солнечной радиации; естественное освещение и инсоляция; применение эффективных конструкций и материалов; поощрение чистых, местных материалов; использование прохладно-аккумулирующих свойства грунта; применение интеллектуальных систем управления; сбор и очищение дождевой воды; утилизация солнечной и ветровой энергий, получение биогаза из биомассы (Таблица 4):
Таблица 4
Способы энергосбережения в архитектурно-строительной сфере Вьетнама (на примере города Хошимина)
(Приложение 2.2, Приложение 3, Приложение 4)
Способы | Мероприятия | Особенности |
Сохранение энергии | Оптимизация формы зданий | - соотношение длины поперечного и продольного фасадов для жарко-влажного климата от 1:1,7 до 1:3. |
Ориентирование зданий и помещений | - предпочтительны восточная и юго-восточная ориентации для получения прохладного ветра, западная ориентация нежелательна во избежание перегрева солнцем. | |
Функциональное зонирование | - планировка квартир на основе иерархии помещений и с учетом их санитарно-гигиенических требований. Использование приемов гибкой планировки помещений. | |
Естественное проветривание | - оптимально сквозное проветривание, допускается угловое; - использование внутренних двориков разных типов для достижения подвижности воздуха в зданиях. Можно проектировать пространство, которое проветривается и максимально соединяется с помещениями. | |
Защита фасадов и крыш от солнечной радиации. | - уменьшение воздействия солнечной радиации за счет пластики фасадов, использования балконов, лоджий, галерей и солнцезащитных экранов и жалюзи разных типов; - дифференцирование типов солнцезащитных устройств в соответствии с ориентаций фасадов, внедрение регулировочных солнцезащитных устройств; - создание вентилируемых буферных пространств в структуре здания; - эффективное озеленение крыши и стен, система водяного охлаждения крыш. | |
Способы | Мероприятия | Особенности |
Сохранение энергии | Естественное освещение и инсоляция | - естественное освещение должно рассматриваться как средство экономии электроэнергии, обязательно прямое солнечное освещение жилых комнат; - при неблагоприятной ориентации для получения солнечных лучей возможно использование эркеров, либо увеличение размеров проемов; - в многоэтажной застройке необходимо избежать излишнего взаимного затенения объемов; - в районах массовой высокоплотной застройки из блокированных домах для освещения расположенных в глубине квартала помещений может использоваться задний дворик и объем светлой внутренней лестницы. |
Применение эффективных конструкций и материалов | - рекомендуется применение трехслойных наружных стен с воздушной прослойкой и двускатной кровли с вентилируемым чердаком; - рекомендуется внедрять специальные эффективные материалы, особенно для защиты от перегрева. | |
Поощрение чистых, местных материалов | - активное использование изделий из глины, из древесины и других природных материалов. Повторное использование отходов после разборки зданий. | |
Использование прохладно – аккумулирующих свойств грунта | - для охлаждения мало- и среднеэтажных зданий за счет устройства подземных туннелей. | |
Применение интеллек-туальных систем управления | - поэтапное внедрение систем автоматического регулирования кондиционеров, оборудований, других технических систем эксплуатации и затенения зданий. | |
Сбор и очищение дождевой воды | - отвод воды из водостоков в очистные устройства для индивидуального дома или групп домов в квартале. | |
Получение энергии | Утилизация солнечной энергии | - солнечные коллекторы и батареи рекомендуется располагать на восточном и западном фасадах, на крыше под прямом углом к наибольшим интенсивным лучам солнца. |
Утилизации ветровой энергии | - дорогостоящие и создающие шум устройства большой мощности нерациональны для индивидуальных жилых построек, но возможны для больших и высоких гражданских зданий. | |
Получение биогаза из биомассы | - преимущественно для периферийной зоны городов (можно сочетать с системой очищения дождевой воды, утилизации мусора и растительных отходов). |
III. ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
Публикации в периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ:
- Нгуен, Хонг Лоан. Развитие архитектуры энергосберегающих зданий во Вьетнаме (на примере города Хошимина) / Нгуен Хонг Лоан // Вестник гражданских инженеров. – 2011. – №1 (26). – С. 29–34 (0,56 п.л.).
- Нгуен, Хонг Лоан. Принципы формирования энергосберегающих зданий во Вьетнаме / Нгуен Хонг Лоан // Промышленное и гражданское строительство. – 2011. – №6 (июнь). – C. 77–78 (0,19 п.л.).
- Нгуен, Хонг Лоан. Повышение энергоэффективных экономичных многоэтажных жилых домов во Вьетнаме / Нгуен Хонг Лоан, Нгуен Ван Тин // Вестник гражданских инженеров. – 2011. – №3 (28). – C. 23-27 (0,23/0,23 п.л.).
- Нгуен, Хонг Лоан. Использование светового дворика для повышения энергоэффективности зданий во Вьетнаме / Нгуен Хонг Лоан // Вестник гражданских инженеров. – 2012. – №4 (33). – C. 62–67 (0,63 п.л.).
Публикации в других изданиях:
- Нгуен, Хонг Лоан. Влияние климатических факторов на архитектуру школ во Вьетнаме / Нгуен Хонг Лоан // Актуальные проблемы современного строительства: сборник материалов 61-й международной научно-технической конференции молодых учёных. Ч. II. – СПб. : Изд. СПбГАСУ. – 2008. – С. 24–27 (0,19 п.л.).
- Нгуен, Хонг Лоан. Ситуация внедрения архитектуры энергосберегающих зданий во Вьетнаме / Нгуен Хонг Лоан // Актуальные проблемы современного строительства: сборник материалов 62-й международной научно-технической конференции молодых учёных. Ч. II. – СПб. : Изд. СПбГАСУ. – 2009. – С. 14–17 (0,25 п.л.).
- Нгуен, Хонг Лоан. Архитектура «чистой энергии»: развитие использования солнечной энергии в условиях Вьетнама / Нгуен Хонг Лоан // Архитектор. Город. Время: Международная научно-практическая конференция 17-19 апреля. – Великий Новгород – Санкт-Петербург. Ч. I. – 2009. – С. 39–42 (0,22 п.л.).
- Нгуен, Хонг Лоан. Использование солнечной радиации при проектировании энергоактивных зданий во Вьетнаме / Нгуен Хонг Лоан // Актуальные проблемы современного строительства: сборник материалов 63-й международной научно-технической конференции молодых учёных. Ч. I. – СПб. : Изд. СПбГАСУ. – 2010. – С. 147–150 (0,28 п.л.).
- Нгуен, Хонг Лоан. Традиции национального зодчества и аспекты энергосбережения в современной архитектуре Вьетнама / Нгуен Хонг Лоан // Доклады 67-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета. Ч. II. – СПб. : Изд. СПбГАСУ. – 2010. – С. 26–28 (0,25 п.л.).
- Нгуен, Хонг Лоан. Энергоэффективные здания во Вьетнаме (на примере города Хошимин) / Нгуен Хонг Лоан // Теплоэнергоэффективные технологии. №4. – СПб. – 2010. – С. 20–22 (0,28 п.л.).