Адаптивные энергоэффективные инженерные системы


Жилой эко-квартал Vauban в Германии


Создание комфортного пространства, способного подстраиваться под нужды потребителя остается главной задачей. Для этого важно определить новые приоритеты и потребности для создания качественной городской среды. Использование систем, быстро реагирующих на изменения окружающей среды, климата, а так же запросов человека. Рассмотрим вариативность энергоэффективных систем и возможность внедрения адаптивных инженерных систем в жилые районы, а также приведем отечественные и зарубежные примеры такого внедрения.


Сегодня происходят стремительные и кардинальные изменения: цифровая революция влияет на все аспекты жизни человека, города улучшают свои функции за счет оценки и обработки цифровых сведений, полученных с электронных устройств, которые окружают нас в современном мире. Инженерные системы и оборудование должны быть устойчивы к подобным изменениям. Все эти потребности ведут к увеличению числа инженерного оборудования, и соответственно, растет число систем, которыми нужно управлять. Появляется потребность автоматизации.


Для решения подобных задач требуется комплексный подход к проектированию, который будет объединять разнообразные инженерные системы, альтернативные источники энергии, фасадные системы и модульные конструкции. Помимо этого адаптивность возможна на разных уровнях проекта, начиная от городского планирования, заканчивая фасадными системами.


Альтернативные источники энергии


В отличие от не возобновляемых традиционных источников энергии, таких как уголь или нефть, альтернативные источники являются в основном возобновляемыми и соответствуют принципам устойчивого развития. Варианты альтернативных источников энергии можно разделить по способу получения энергии: ветряные турбины, энергия из биомассы, геотермальная энергия, энергия от солнечного излучения и т. д. Адаптивностью в таком случае можно считать способ получения энергии в дополнении к традиционному способу.


Например, вместе с традиционным энергетическим потреблением в домах можно применять кровельные материалы, в которые включены фотоэлектрические элементы. Также адаптивным альтернативным способом получения энергии является изменчивость к самому процессу получения данной энергии. Например, в случае энергии от солнечного излучения каждый фотоэлектрический элемент может адаптироваться и поворачиваться в сторону излучения.

Примеры энергоэффективных жилых районов Для более детального изучения рассмотрим районы, в которых в разной степени применяются альтернативные источники энергии.


Жилой эко-квартал Vauban в Германии


Одним из основных примеров энергоэффективного жилого эко-района является немецкий район Vauban построенный в 2000 году во Фрайбурге. Каждое здание из сотни в данном районе возведено в соответствии с требованиями к “пассивному дому”. В этих домах установлены системы рекуперации, использовано энергоэффективное утепление, для получения энергии в домах присутствуют солнечные батареи на кровле, а для горячей воды используются солнечные коллекторы. В районе также присутствуют тепловые насосы, которые извлекают геотермальную энергию. Внедрение таких инженерных систем позволило домам квартирные дома в Республике Саха (Якутия), в Чеченской Республике, в Мурманской, Липецкой и Тверской областях, в Ставропольском крае, в Ямало-Ненецком" автономном округе.


В качестве удачного примера можно отметить энергоэффективный район Жатай в Республике Саха (Якутия), который уникален тем, что реализован в условиях Крайнего Севера. В проекте активно используются мероприятия, которые повышают энергоэффективность зданий, такие как: использование альтернативных источников энергии (солнечные коллекторы и фотоэлектрические панели), продуманная система вентиляции с рекуперацией, снижение тепловых потерь здания за счет использования энергоэффективных ограждающих конструкций, "полная автоматизация проекта и возможность удаленного контроля и управления процессами"


• Модель района SolarVille в Швеции


Другим примером является прототип модели района SolarVille с использованием солнечной энергии, разработанный исследовательской лабораторией IKEA Space10 (рис. 3). Основной целью исследования была попытка проиллюстрировать, как можно сделать альтернативную энергию более привлекательной и доступной для потребителей. Для этого в проекте предлагается кооперативное сообщество поселков с “производителями” и “продавцами” солнечной энергии.


Модель района SolarVille в Швеции


Предполагается, что жители напрямую покупают энергию у производителей энергии – домовладельцев, у которых возникли излишки электричества.


Тем самым циркуляция возобновляемой энергии внутри самого района сделает ее менее затратной и позволит избежать затруднения, присутствующие в централизованной системе электроснабжения. В данном примере процесс саморегулирования энергетических ресурсов является основным принципом адаптации энергоэффективного района.

Прототип города будущего Woven City в Японии


Примером адаптивного инновационного подхода к разработке проекта города может служить кластер будущего Woven City, разработанный компанией BIG совместно с Toyota. В проекте, который собираются реализовать на площади 70 га у подножия горы Фудзи, используются альтернативные источники энергии, такие как солнечная и геотермальная энергия. А минимизация выбросов углерода – одна из основных задач проекта – достигается за счет перехода на альтернативные транспортные средства.


Такой подход к проектированию оптимизирует баланс между природой и людьми, учитывая интересы обеих сторон. В проекте заложены решения для фильтрации ливневой воды, на крышах жилых домов установлены фотоэлектрические панели, жилые дома оснащены системой "умного дома", применена "домашняя робототехника", которая выполняет бытовые функции по доставке продуктов, уборке белья или вывозу мусора.


Прототип города будущего Woven City в Японии

Анализируя данный проект, можно сделать вывод, что технологии умного дома могут быть развиты до размера района и целого города. Они могут быть интегрированы в транспортную сеть, сеть обслуживания и контроля. Такая система адаптивна, потому что постоянно совершенствуется и модифицируется.