Что такое пассивная архитектурная технология?
В условиях повышения температуры в городах, роста цен на энергоносители и повышения осведомленности общественности об изменении климата, меняется и подход к проектированию зданий. Если раньше для создания комфортных условий в зданиях в значительной степени использовались системы кондиционирования воздуха, отопления и другие механические устройства, то сегодня многие архитекторы переходят к более энергоэффективному и устойчивому подходу: пассивной архитектуре. Эта технология не обязательно означает «полный отказ от технологий», а скорее отдает приоритет разумному проектированию — использованию природных условий, таких как солнце, ветер, влажность и характеристики материалов, — для обеспечения комфортной температуры в зданиях при минимальном потреблении энергии.
Понимание технологии пассивной архитектуры
Пассивные архитектурные технологии — это набор стратегий проектирования зданий, направленных на достижение теплового комфорта, хорошего естественного освещения и здорового качества воздуха без или с минимальной помощью механических систем (например, кондиционирования воздуха, отопления или больших вытяжных вентиляторов). Они называются «пассивными», потому что эти стратегии работают в основном за счет формы здания, его ориентации, ограждающих конструкций, проемов, материалов и пространственного планирования, а не за счет устройств, постоянно потребляющих электроэнергию.
Эта концепция часто отождествляется с такими терминами, как пассивный дизайн, биоклиматическая архитектура или энергоэффективные здания. Противоположностью является «активный» подход, который опирается на машины и электрические системы для поддержания комфорта (например, центральное кондиционирование воздуха, отопление или осушители воздуха).
Почему пассивная архитектура важна?
Существует несколько причин, по которым пассивные архитектурные технологии приобретают все большую актуальность:
1. Экономия энергии и эксплуатационных расходов.
Здания потребляют значительную часть энергии, в основном за счет охлаждения, отопления и освещения. Пассивные стратегии могут снизить эти энергетические потребности, что приведет к уменьшению счетов за электроэнергию.
2. Повышение комфорта пассажиров.
Помещения, спроектированные с учетом хорошей циркуляции воздуха, достаточного естественного освещения и более стабильной температуры, как правило, воспринимаются как более комфортные и здоровые.
3. Более устойчив к энергетическим возмущениям.
Когда отключается электричество или энергия становится дорогой, пассивные здания остаются относительно комфортными, поскольку они не зависят исключительно от машин.
4. Вносить вклад в устойчивое развитие.
Чем меньше энергии требуется, тем ниже выбросы углекислого газа (особенно если энергия по-прежнему поступает из ископаемых источников).
Ключевые принципы пассивной архитектуры
Пассивные архитектурные технологии, как правило, включают в себя несколько из следующих принципов, адаптированных к местному климату (влажный тропический, сухой тропический, субтропический и т. д.).
1. Ориентация здания и его реакция на солнце.
Ориентация здания определяет, сколько солнечного тепла оно получает. В тропическом климате, например, в Индонезии, главная задача — уменьшить избыточное тепло, одновременно используя естественное освещение. Ориентация и композиция фасада могут быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечить большую защиту самой «жаркой» стороны, например, с помощью навесов, жалюзи или затеняющей растительности.
В помещениях, требующих отопления, ориентация помещения используется для улавливания солнечного тепла зимой через специально спроектированные отверстия.
2. Эффективное затенение
Затенение — очень важный пассивный «инструмент». Оно может принимать следующие формы:
– Навес или козырек над окном
– Вторичная оболочка в виде вертикальной/горизонтальной сетки
– Балкон, карниз или лоджия
– Деревья и лианы как естественная тень
Цель состоит в том, чтобы заблокировать прямое солнечное излучение, чтобы предотвратить накопление тепла в помещении, не жертвуя при этом естественным освещением.
3. Естественная вентиляция и регулирование воздушного потока
Естественная вентиляция основана на движении воздуха для удаления тепла и влаги из здания. К распространенным стратегиям относятся:
– Поперечная вентиляция: отверстия с двух противоположных сторон для обеспечения циркуляции воздуха.
– Эффект тяги: горячий воздух поднимается и выходит через верхнее вентиляционное отверстие, затягивая более холодный воздух снизу.
– Вентиляция крыши и потолка: помогает отводить избыточное тепло.
В условиях влажного климата естественная вентиляция очень полезна для уменьшения духоты и ускорения испарения пота, благодаря чему люди чувствуют себя прохладнее, даже если температура не падает резко.
4. Ограждающие конструкции здания: изоляция, герметичность и остекление.
Ограждающие конструкции здания — это граница между внешним и внутренним пространством: стены, окна, крыша, полы. Их характеристики определяют скорость проникновения и выхода тепла.
– В жарком климате качественная обшивка призвана предотвратить проникновение тепла, особенно через крышу и стены, подверженные воздействию солнечных лучей.
– В холодном климате теплоизоляция призвана сохранять тепло внутри помещения.
Выбор типа стекла (например, низкоэмиссионного), размер окна и особенности герметизации стыков также оказывают большое влияние.
5. Тепловая масса и тепловая инерция
Такие материалы, как бетон, кирпич или камень, обладают способностью поглощать тепло и медленно его выделять. Это называется тепловой инерцией. При правильном размещении тепловая инерция может:
– стабилизировать суточные колебания температуры,
– замедляет проникновение тепла в помещение.
– или накапливать тепло, которое будет выделяться ночью.
Однако тепловая инерция должна быть адаптирована к климату. В условиях влажного тропического климата, где жара держится весь день, неправильно расположенная тепловая инерция может фактически «удерживать» тепло и создавать ощущение духоты по ночам.
6. Естественное освещение (дневной свет)
Естественное освещение снижает потребность в лампах в течение дня. Стратегия заключается не просто в «расширении окон», а в следующем:
– направление, с которого падает свет, чтобы он не ослеплял.
– отражение света от внутренних цветов,
– светоотражающая полка или отражающая поверхность,
– и световые люки, конструкция которых обеспечивает защиту от чрезмерного нагрева.
Хорошее естественное освещение повышает зрительный комфорт и может увеличить производительность труда.
7. Управление ландшафтом и микроклиматом
Ландшафты — это не просто декоративные элементы. Растительность и вода могут создавать более прохладные микроклиматы:
– Теневые деревья снижают температуру поверхности и уменьшают эффект «городских тепловых островов».
– Парки и открытые пространства улучшают циркуляцию воздуха.
– Вода может способствовать испарительному охлаждению (с учетом необходимой влажности).
Примеры применения пассивной архитектуры в зданиях
В тропическом климате часто эффективными являются следующие комбинации:
– широкие карнизы и оконные шторы,
– сквозная вентиляция через расположенные напротив отверстия,
– потолок достаточно высокий, поэтому тепло скапливается сверху.
– кровельный материал с теплоизоляцией или вентиляцией крыши,
– использование решетчатых конструкций для обеспечения приватности, одновременно пропуская ветер.
– Правильное размещение оборудования: зона обслуживания должна находиться с более высокой температурой в качестве «буфера».
В общественных или офисных зданиях пассивные стратегии могут сочетаться с более эффективными активными системами, например, кондиционирование воздуха только в качестве вспомогательного средства во время экстремальных погодных условий или для отдельных помещений.
Разница между пассивными и активными технологиями
Простое различие:
– Пассивный: основан на проектировании и природных условиях (ориентация, затенение, вентиляция, изоляция, тепловая инерция).
– Активный режим: использование устройств и машин (кондиционеры, обогреватели, осушители воздуха, большие механические вентиляторы, интенсивное электронное управление).
В современной практике во многих лучших зданиях используется гибридный подход: сначала максимально используются пассивные системы, а затем эффективные активные системы добавляются в качестве дополнения, а не в качестве «основной опоры».
Проблемы и на что следует обратить внимание
Внедрение пассивной архитектуры требует тщательного анализа:
– Местный климат: преобладающее направление ветра, температура, влажность, интенсивность солнечного излучения.
– Контекст местности: плотность застройки, тени от соседних зданий, шум (который может ограничивать естественную вентиляцию).
– Привычки жильцов: например, как часто открываются окна, как используются шторы, когда они занимаются различными видами деятельности.
– Качество строительства: некачественная детализация может препятствовать оптимальной работе пассивных стратегий.
Это означает, что пассивная архитектура — это не «единый рецепт», а скорее подход к проектированию, основанный на данных и понимании окружающей среды.
заключение
Технология пассивной архитектуры — это способ проектирования интеллектуальных и энергоэффективных зданий за счет использования потенциала природы: солнца, ветра, материалов и ландшафта. Конечная цель — создание комфортных, здоровых и устойчивых пространств с минимальной зависимостью от механических систем. При правильной ориентации, эффективном затенении, естественной вентиляции, качественной ограждающей конструкции здания, естественном освещении и управлении микроклиматом здания могут быть как более эффективными, так и более комфортными для своих обитателей.
При планировании на ранних этапах разработки пассивные стратегии почти всегда приносят долгосрочную выгоду — для вашего кошелька, здоровья и окружающей среды.
