Главная / Новости / СМИ о нас / Филипп Никандров: «Интеллектуальные здания можно сравнить с живым организмом»

Филипп Никандров: «Интеллектуальные здания можно сравнить с живым организмом»

15 мая 2018

Филипп Валерьевич, влияют ли архитек­турные особенности здания на пока­затели его энергоэффективности? Или архитектура имеет лишь эстетическую функцию? И как должно выглядеть идеальное, с точки зрения энергосбе­режения, здание?

Уже на стадии выбора формы плана здания архитектор может как увеличить, так и сократить будущие энергозатраты здания. Доказано, что самая энергоэф­фективная форма плана здания — круг. Например, периметр квадрата в плане будет на 13% больше относительно той же площади круга. У прямоугольника — на 20-30% больше. При проектировании квадратной или прямоугольной башни площадью 1 тыс. метров необходимо понимать, что при этом фасад будет дороже на соответствующий процент и теплопотери зимой, и теплопоступле­ния летом (а значит, и общие энерго­затраты) будут прямо пропорциональны больше на примерно этот же процент.

Форма и посадка здания влияют на очень многие факторы. Например, по пара­метрам отбрасываемой тени башни в сравнении с секционными домами гораздо эффективнее, потому что обеспечива­ют большую «пористость» застройки и представляют больше возможностей для освещения территории. Секционная же застройка сплошной стеной или периме­трально оставляет большую часть двора в перманентной тени, из-за чего страдает комфорт жильцов и ухудшаются условия для роста растений и деревьев.

Необходимо учитывать и тот факт, что площадь падающей тени от кругло­го здания меньше, чем площадь тени от квадратного здания. Это напрямую не влияет на проектируемое и впослед­ствии построенное здание, но оказы­вает влияние на соседнюю территорию и комфортность окружающей среды. Ведь важно не только то, что архитектор и заказчик получает в уменьшении экс­плуатационных расходов для себя, но и то, как они относятся к окружающей застройке и к городской среде.

Также велика ответственность архитек­торов за различные градостроитель­ные схемы. Сейчас популяризируется квартальная застройка (как правило, сплошная секционная застройка по периметру кварталов). Однако при всех своих преимуществах она крайне уяз­вима в части требований по инсоляции, согласно которым солнце должно попадать минимум на 2-2,5 часа в одну из жилых комнат квартиры. Часто позицонирование зданий зависит от расположения и ориен­тации окружающих квартал улиц, а они не всегда ориентированы строго на север-юг или запад-восток. Соответственно, при ориентации, допустим северо-запад — юго-восток под 45 градусов, увеличи­вается зона тени во дворах в условиях квартальной застройки. При этом нужно принимать во внимание, что северная сторона квадратного в плане здания, ориентированного по сторонам света, всегда находится в тени (это 25% поверхности фасадов). А если повернуть сетку улиц и здание, соответственно, под 45 градусов, то уже 50% его фасадов не получат солнца.

Проектирование высотных зданий требу­ет высокого профессионального мастер­ства. С какими сложностями приходится сталкиваться, создавая небоскребы?

Главный враг для небоскребов — ветер. Колоссальное количество энергии тратится на создание конструкций, обеспечивающих поперечную жесткость, стабильность здания против ветра. Чем более аэродинамичным проектируется здание, тем больше экономится матери­алов (а значит, и энергии) при строи­тельстве его конструктива и тем ком­фортнее становится среда вокруг здания в связи с уменьшением турбулентности ветра на уровне пешеходов. В связи с этим здание с углами создает огромный дискомфорт внизу, когда часть ветра (до 40%) перенаправляется «плоскостью-па­русом» фасада вниз, соответственно, образуются турбулентные завихрения и крайне дискомфортная обстановка и для пешеходов, и для зеленых насаждений.

Еще одна сложность, с которой мы бо­ремся при проектировании высотных зда­ний, — так называемый каминный эффект тяги из-за перепадов давления воздуха по вертикали. И в малоэтажных домах, и в постройках средней этажности мы периодически испытываем сквозняки из-за перепада давления по горизонта­ли между подветренной и наветренной сторонами дома. Но в высотном здании перепады давления как по горизонтали, так и по вертикали (каминный эффект) достигают иногда огромных значений, да таких, что порой невозможно открыть дверь. Поэтому создание условий для естественной вентиляции в небоскребах в качестве мероприятия, снижающего энергозатраты и увеличивающего ком­фортность жильцов и пользователей, — это большой вопрос, который професси­оналы сейчас изучают, и индустрия к этому наконец-то поворачивается лицом.

Вообще современные интеллектуаль­ные здания можно сравнить с живым организмом. Здания проектируются как совокупность отдельных систем и компонентов (несущий каркас, фасад, системы водоснабжения и водоотведения, отопления, вентиляции, электроснабже­ния и пр.). Это примерно как организм живого существа, где есть скелет, кожа и системы кровообращения, пищеварения и т.д. При этом архитекторы проецируют на свои объекты определенные осо­бенности живых организмов. Например, идея «умного» фасада (как некий аналог заменяющей легкие кожи земноводного) позволяет «дышать» зданию в слу­чае комфортной температуры внешней среды за фасадной оболочкой или же закрываться от дискомфортной внешней среды в морозные дни, обеспечивать затенение при сильных поступлениях

солнечной радиации в жаркие летние дни или, наоборот, открываться солнцу, создавая парниковый эффект зимой, тем самым снижая потребности в отоплении. Особенно важно то, что происходит это автоматически, уменьшая энергозатраты систем кондиционирования и вентиляции.

Вы можете привести примеры удачных проектов энергоэффективных зданий? И какие ошибки чаще всего допускаются при проектировании высотных зданий?

Лидером энергоэффективного строи­тельства является Европа, в част­ности Германия, Австрия, Швейцария, Великобритания, страны Скандинавии. Что же касается энергоэффективных высотных зданий, то за последние 15-20 лет архитектура, к сожалению, в этом направлении продвинулась очень незначительно.

Пример, о котором стоит рассказать, — здание Коммерц-банка во Франкфурте по проекту студии Фостера (реализован в 90-х годах), где было предложе­но использовать «каминный эффект» для естественной вентиляции здания, для чего был запроектирован верти­кальный атриум-колодец на всю высо­ту здания, а также атриумные блоки с висячими садами. К сожалению, этой идее не дали реализоваться: небоскреб разделили по вертикали на пожарные отсеки, таким образом система есте­ственной вентиляции была локализо­вана и эффективность ее была сильно уменьшена. Тем не менее это один из первых небоскребов в мире, реали­зовывавший такие энергоэффективные технологии и элементы высотной рекреа­ции, как двухниточный фасад и «висячие сады». Еще один пример — 58-этажная штаб-квартира «Дойче-пост» в Бонне — здание без технических этажей, с де­централизованной системой кондици­онирования и вентиляции и «умным» двухниточным фасадом. Этот фасад автоматически открывается, вентили­руя буферную зону и, соответственно, снижая теплопотери. А в случае яркого солнца жалюзи-шторы опускаются, и про­исходит затенение здания.

Еще один пример такого «дышаще­го» фасада — башня «Вестхафен» во Франкфурте. Здесь при помощи очень простых систем (датчиков температуры внутри буферной зоны двухниточно­го фасада) за счет автоматического открывания клапанов здание вентилиру­ется естественным образом. И такая же система используется в башне «30, Mary Axe» в Лондоне (всем известный «огу­рец» по проекту Фостера), вентилируя спиралеобразные атриумы. Еще одна из инноваций применена в другом проек­те этого бюро — в здании штаб-квартиры канадской газовой компании EnCana в Калгари. Развернутый в сторону солнца фасад имеет двухниточную структуру по всей высоте башни с многосветны­ми буферными зонами, которые явля­ются общественными пространствами, а на теневую северную сторону выходит однониточный фасад. В отличие от двух­ниточных фасадов в Южной Европе, где стоит задача уменьшить теплопоступле­ние от солнечной радиации затенением и вентиляцией буферных зон, здесь, на­оборот (поскольку это северная страна), нужно «ловить» солнце. Возникающий парниковый эффект используется в зим­нее время года для сокращения тепло­потерь через фасад, то есть для умень­шения количества энергии, затраченной на отопление здания. Это замечательный пример для наших широт, и сейчас этот опыт используется в реализованной по нашему проекту башне Лахта-Центра в Санкт-Петербурге.

Существует еще множество инноваци­онных технологий для «умных» зданий, например кинетические системы солнце­защиты — фасады, которые механическим образом закрываются от солнца благода­ря различным створкам или управляемым жалюзи. При этом кинетический эффект меняет облик здания. Известный при­мер — башни «Аль-Бахар» в Абу-Даби, где применена система складчатых диа­фрагм-звездочек, которые меняют форму по принципу оригами-зонтов. Однако здесь возникает множество сложностей, например с обслуживанием фасада, чтобы его очистить от накопившейся грязи.

Гораздо проще в этом плане использова­ние системы двухниточного фасада. Идея такого фасада в том, чтобы спрятать солнцезащиту между двумя нитками для возможности легкой эксплуатации внеш­ней формы фасада. Есть разные формы и способы солнцезащиты, но важно, чтобы жалюзи располагались между внутренней и внешней ниткой, тогда все теплопоступления будут оставаться в вентилируемой зоне. Однако, как правило, мы видим, что, невзирая на рекомендации инженеров-фасадчиков иметь внешнюю нитку фасада из зеркаль­ного стекла, рефлективно отражающего солнце, или из темного в массе стек­ла, поглощающего солнечную радиацию (как сделано, например, в лондонском «огурце»), внутреннюю нитку — из про­зрачного стекла, европейские архитек­торы чаще всего делают все наоборот. В таком случае использование данной двухниточной системы просто демонстра­ция денег, которая, к сожалению, прак­тически не сберегает энергию, особенно когда архитекторы бездумно ставят ее на затененных и северных фасадах, где она совершенно бесполезна.

Система двухниточного фасада также получила развитие в системе фасада с герметично закрытой узкой сухой полостью вместо буферной зоны (CCF — Closed Cavity Facade, запатентованный фасадной компанией Josef Gartner), когда стеклопакеты двух ниток предель­но приближены друг к другу и не воз­никает необходимости оставлять между ними большой зазор для обслуживания фасадов. Здесь вопрос решается за счет осушенного воздуха, поступающего из резервуара по системе стальных трубок в каждую камеру-полость между двух блоков стеклопакетов, собранных в гер­метичный блок еще на заводе вместе со встроенной управляемой системой штор или жалюзийных решеток солнцезащиты. За счет осушенного и обеспыленного воздуха мы имеем все преимущества двухниточного фасада, но при этом не возникает трат на мойку внутреннего пространства буферной камеры.

А в России есть примеры строительства таких зданий? Какие энергоэффективные технологии применяются у нас?

В 2014 году в Москве была построена башня «Эволюция» — проект компании «ГОРПРОЕКТ», где предполагалось множе­ство энергоэффективных идей. К сожа­лению, не все из них удалось реализо­вать. Фасад здания, который является самым большим холодногнутым фасадом в мире, — однониточный, но при этом удалось добиться показателей энергоэф­фективности с однокамерным стеклопаке­том как для двухкамерных, что помогло сэкономить как бюджет, так и вес фасада. Уникальность этого здания в том, что оно отражает панораму Москвы, поворачивая ее на 90 градусов вертикально. За счет гнутого стекла ликвидированы мостики холода на стыках блоков стеклопакетов.

Для этого здания изначально была предложена система вытеснительной вентиляции, основанная на использова­нии пространства фальшпола в качестве большого воздуховода. Таким образом, отпадала необходимость обустройства воздуховодов в полости подвесного потолка. Благодаря этому достигались бы высокие показатели энергоэффективности, малошумность системы и больший комфорт: подготовленный системой климат-контроля воздух бесшумно выходит из решеток в полу, поднимаясь вверх. Нижняя си­стема раздачи воздуха безвредна для здоровья пользователей в сравнении с дующими сверху стандартными системами потолочной разводки, провоцирующими микросквозняки. Кроме того, при стан­дартном кондиционировании под инже­нерные системы теряется до полутора метров высоты помещения, чего помогает избежать вытеснительная вентиляция. К сожалению, на «Эволюции» реализо­вать эту систему не удалось в связи с отсутствием соответствующего опыта у подрядчиков в России, но эта иннова­ционная энергосберегающая технология рано или поздно придет в страну.

Самый крупный объект в портфеле заказов компании «Горпроект» — мно­гофункциональный общественно-дело­вой комплекс Лахта-Центр в Санкт-Петербурге, который уже в этом году планируется ввести в эксплуатацию. Комплекс включает в себя высотную доминанту — это самое высокое в Европе здание (высота — 462 метра, 89 этажей, более 100 уровней). Здание уже получи­ло сертификат Книги рекордов Гиннесса за самый большой по объему непрерыв­но отлитый фундамент. Идея силуэта вертикальной доминанты — напоминающая пламя переходная форма между куполом и шпилем. Очевидно, что комплекс ста­нет новым символом Петербурга, башню будет видно из многих точек города, и в то же время она находится достаточно далеко от исторического центра и не угрожает чрезмерным доминированием в панорамах исторического центра.

Двояковыпуклый фасад Лахта-Центра — главный элемент архитектуры башни, ставшей вторым по высоте «твисте­ром» в мире согласно рейтингу CTBUH (Всемирный совет по высотным зданиям и городской среде). Фасадная оболочка здания разделена на однониточные и двухниточные зоны. Интеллектуальный фасад при помощи угловых вентклапа­нов вентилирует буферные зоны (двух­этажные рекреационные пространства) в случае их перегрева в солнечные дни. Во внешнем остеклении оболочки применен самый большой в мире хо­лодногнутый фасад из однокамерных стеклопакетов площадью около 11 кв. метров каждый, обеспечивая показатели энергоэффективности фасада, аналогич­ные двухкамерным стеклопакетам.

Зеленые технологии Лахта-Центра, пре­тендующего на сертификацию LEED Gold, не исчерпываются башней. Двухниточный фасад используется также и в обо­лочке многофункционального здания с атриумом, причем тут он решен как перманентно вентилируемый и применен только на фасадах, попадающих в силу своей ориентации под влияние солнечной радиации. А фасады, выходящие только на север, однониточные. Кроме того, на кровлях комплекса зданий расположены специальные решетки, препятствующие перегреву плит покрытий, а заменившие стандартное остекление фонаря атриума надувные светопрозрачные «подушки» из легкого пленочного материала ETFE позволяют избавиться от риска обледе­нения и снеговых резервуара по системе стальных трубок в каждую камеру-полость между двух блоков стеклопакетов, собранных в гер­метичный блок еще на заводе вместе со встроенной управляемой системой штор или жалюзийных решеток солнцезащиты. За счет осушенного и обеспыленного воздуха мы имеем все преимущества двухниточного фасада, но при этом не возникает трат на мойку внутреннего пространства буферной камеры.

А в России есть примеры строительства таких зданий? Какие энергоэффективные технологии применяются у нас?

 В 2014 году в Москве была построена башня «Эволюция» — проект компании «ГОРПРОЕКТ», где предполагалось множе­ство энергоэффективных идей. К сожа­лению, не все из них удалось реализо­вать. Фасад здания, который является самым большим холодногнутым фасадом в мире, — однониточный, но при этом удалось добиться показателей энергоэф­фективности с однокамерным стеклопаке­том как для двухкамерных, что помогло сэкономить как бюджет, так и вес фасада. Уникальность этого здания в том, что оно отражает панораму Москвы, поворачивая ее на 90 градусов вертикально. За счет гнутого стекла ликвидированы мостики холода на стыках блоков стеклопакетов.

Для этого здания изначально была предложена система вытеснительной вентиляции, основанная на использова­нии пространства фальшпола в качестве большого воздуховода. Таким образом, отпадала необходимость обустройства воздуховодов в полости подвесного потолка. Благодаря этому достигались бы высокие показатели энергоэффективности, малошумность системы и больший комфорт: подготовленный системой климат-контроля воздух бесшумно выходит из решеток в полу, поднимаясь вверх. Нижняя си­стема раздачи воздуха безвредна для здоровья пользователей в сравнении с дующими сверху стандартными системами потолочной разводки, провоцирующими микросквозняки. Кроме того, при стан­дартном кондиционировании под инже­нерные системы теряется до полутора метров высоты помещения, чего помогает избежать вытеснительная вентиляция. К сожалению, на «Эволюции» реализо­вать эту систему не удалось в связи с отсутствием соответствующего опыта у подрядчиков в России, но эта иннова­ционная энергосберегающая технология рано или поздно придет в страну.

Самый крупный объект в портфеле заказов компании «Горпроект» — мно­гофункциональный общественно-дело­вой комплекс Лахта-Центр в Санкт-Петербурге, который уже в этом году планируется ввести в эксплуатацию. Комплекс включает в себя высотную доминанту — это самое высокое в Европе здание (высота — 462 метра, 89 этажей, более 100 уровней). Здание уже получи­ло сертификат Книги рекордов Гиннесса за самый большой по объему непрерыв­но отлитый фундамент. Идея силуэта вертикальной доминанты — напоминающая пламя переходная форма между куполом и шпилем. Очевидно, что комплекс ста­нет новым символом Петербурга, башню будет видно из многих точек города, и в то же время она находится достаточно далеко от исторического центра и не угрожает чрезмерным доминированием в панорамах исторического центра.

Двояковыпуклый фасад Лахта-Центра — главный элемент архитектуры башни, ставшей вторым по высоте «твисте­ром» в мире согласно рейтингу CTBUH (Всемирный совет по высотным зданиям и городской среде). Фасадная оболочка здания разделена на однониточные и двухниточные зоны. Интеллектуальный фасад при помощи угловых вентклапа­нов вентилирует буферные зоны (двух­этажные рекреационные пространства) в случае их перегрева в солнечные дни. Во внешнем остеклении оболочки применен самый большой в мире хо­лодногнутый фасад из однокамерных стеклопакетов площадью около 11 кв. метров каждый, обеспечивая показатели энергоэффективности фасада, аналогич­ные двухкамерным стеклопакетам.

Зеленые технологии Лахта-Центра, пре­тендующего на сертификацию LEED Gold, не исчерпываются башней. Двухниточный фасад используется также и в обо­лочке многофункционального здания с атриумом, причем тут он решен как перманентно вентилируемый и применен только на фасадах, попадающих в силу своей ориентации под влияние солнечной радиации. А фасады, выходящие только на север, однониточные. Кроме того, на кровлях комплекса зданий расположены специальные решетки, препятствующие перегреву плит покрытий, а заменившие стандартное остекление фонаря атриума надувные светопрозрачные «подушки» из легкого пленочного материала ETFE позволяют избавиться от риска обледе­нения и снеговых мешков.

Авторы: Елена Лозовая

Источник