Устойчивость и жизнепригодность зданий в отсутствие ресурсоснабжения

Этот критерий проектирования характеризует способность здания самоподдерживать важные системы жизнеобеспечения в работоспособном состоянии, когда пропадает электричество, вода, заканчивается топливо. Это условие, считают архитекторы и инженеры, надо закладывать в проекты многоквартирных домов, школ и некоторых других зданий.

Уязвимость зданий

В последнее время в различных источниках появляются высказывания о том, что уровень моря повышается. Тает ледяной щит Гренландии, огромные куски льда откалываются от Антарктиды (некоторые размером с небольшие государства).

Штормам и наводнениям подвержены не только низменные районы тропиков. Стихия настигает и регионы с умеренным и холодным климатом. К климатическим катастрофам прибавляются и техногенные, вызванные авариями, перегрузками сетей или злонамеренными действиями человека.

Другой проблемой является дефицит энергетических ресурсов. Есть мнение, что нефтяная эра фактически закончится к ожидаемому концу срока службы зданий, которые проектируются и строятся сегодня. Некоторые эксперты полагают, что к тому времени, когда нефть «закончится», ее заменят альтернативные источники энергии. Однако, если энергопереход затянется, возникнет значительный энергодефицит. Природный газ, мазут и электричество, которое произвели из ископаемых ресурсов, станут дефицитными или чрезмерно дорогими.

Самоподдерживающиеся условия, пригодные для проживания

В некотором смысле неспособность обычных зданий поддерживать приемлемые условия проживания рассматривается как неудачный проект. Если приостановить подачу электричества, то комфорт в них будет таким же, как в туристической палатке. Если отключить газ или воду, то ситуация станет еще хуже.

Некоторые самоподдерживающие технологии можно найти в народной архитектуре. Они существовали до того, как люди стали вырабатывать электроэнергию и производить легкотранспортируемые виды топлива. Жилища некоторых животных демонстрируют еще лучшие примеры выживаемости. Одни из лидеров в списке - термитники Африки и Австралии. Без электричества или ископаемого топлива термиты строят жилища, в которых поддерживается постоянная температура и влажность. Они вентилируются лучше, чем большинство современных зданий.

Электрогенераторы - основной элемент самообеспечения больших зданий, но они справляются лишь с кратковременным отключением электроэнергии. Редко, когда ее нет более 24 часов. В противном случае, лестничные клетки должны быть с окнами, а офисы освещаться дневным светом и вентилироваться естественным способом. Усиленная изоляция и повышенная тепловая масса с элементами, которые обогревают здание от солнечного света зимой или затеняют его летом, значительно улучшают его самоподдерживающие характеристики.

Хотя тепловому комфорту внутри помещений, как правило, уделяется наибольшее внимание, нельзя не думать о водоснабжении. Одно из решений - установить биотуалеты и безводные писсуары.

Идеи самообеспечения можно реализовать практически в любом здании. Но наиболее важными они будут в тех помещениях, которые служат для людей убежищами: жилые индивидуальные и многоквартирные дома, школы, больницы, службы экстренной помощи и правительственные здания.

Наиболее важные условия проектирования зданий с самоподдерживающимися системами жизнеобеспечения [1]:

• Проектировать здания, устойчивые к ураганам, штормам и наводнениям;

Предполагается, что в будущем штормовые явления распространятся по новым регионам планеты и станут более частыми и интенсивными.

• Ограничить высоту зданий;

Высотные здания зависят от лифтов с электроприводом, а кондиционеры перестанут работать, если прекратить подачу электроэнергии. Большое количество людей в высотных зданиях не позволяет удовлетворить значительную часть энергопотребления с помощью местных возобновляемых источников. Кроме этого, плотность застройки блокирует значительную часть солнечного излучения, которое не доходит до соседних зданий.

• Энергоэффективные ограждающие конструкции;

Усиленная изоляция, энергоэффективное остекление (камеры из многослойных пропускных материалов с низким коэффициентом излучения, заполненные газом) и воздухонепроницаемые конструкции имеют решающее для энергосбережения зданий.

• Минимизировать охлаждающую нагрузку;

Уменьшить количество проникающего солнечного тепла. Уделить особое внимание ориентации здания: расположить его по оси восток-запад, чтобы длинные фасады были обращены на юг и север. Уменьшить остекление с востока и запада. Предусмотреть свесы и другие геометрические элементы, которые затеняют остекление, и насадить растительность, особенно со стороны восточного и западного фасадов.

• Создать естественную вентиляцию;

Помимо нежелательного солнечного излучения, в проекте надо учитывать естественную вентиляцию. Даже если в него заложены воздушные кондиционеры, окна должны открываться или проветриваться. Кроме вентиляции, свежий воздух снижает влажность и охлаждающую нагрузку в помещении, когда это необходимо.

• Задействовать пассивное солнечное отопление;

Накапливать тепловую энергию от прямого солнечного излучения в стенах и других элементах здания днем и расходовать ее ночью.

• Сбалансировать естественное дневное освещение;

Необходимо найти баланс между дневным светом и нежелательным тепловыделением внутри помещений: расположить окна выше; остекление должно хорошо пропускать видимый свет и плохо - инфракрасные волны; сделать отражатели, чтобы свет проникал глубоко в пространство; установить световые люки и оснастить их устройствами, которые защищают внутреннее пространство здания от перегрева; покрасить потолки и стены светоотражающими красками; установить световые колодцы и атриумы, чтобы дневной свет распространялся на нижние этажи больших зданий.

• Установить солнечные водонагреватели;

Воду, если отключат электроэнергию или закончится топливо, в солнечную погоду нагреют солнечные коллекторы.

• Производить электроэнергию с помощью фотоэлектрических элементов;

Фотоэлектрические модули необходимо устанавливать таким образом, чтобы защитить их от ураганов и штормов.

• Настроить отопительное оборудование так, чтобы оно могло работать от фотоэлектрической энергии;

Подавляющее большинство нагревателей на газе и мазуте не работают без электричества. Чтобы переключаться на фотоэлектрические системы, отопительное оборудование следует переоборудовать под источники постоянного тока. Даже без дополнительных аккумуляторов некоторая техника будет работать от солнечных панелей в течение 24 часов.

• Заготовить дрова, где это возможно;

В сельских районах спасут печи/котлы на дровах или пеллетах. Они обогреют помещение, когда нет электроэнергии длительное время.

• Собирать и хранить дождевую воду в цистернах;

В идеале воду надо хранить в верхней части здания, например, на крыше, чтобы она попадала к потребителю, когда на нее действует сила тяжести. Цистерны можно наполнять дождевой водой и расходовать ее по необходимости. Кроме этого, цистерны пригодятся, если возникнет пожар.

• Установить биотуалеты и безводные писсуары;

Они потребуются, когда прекратится подача воды или выйдет из строя канализация.

• Еще дальше: предусмотреть производство продуктов питания.

В ландшафт участка включить деревья и кустарники со съедобными плодами. Разбить грядки, поставить парники.

Ссылки:

1. https://www.buildinggreen.com/feature/passive-survivability-new-design-criterion-buildings/checklist/1