Экспериментальный жилой район VIIKKI, Хельсинки, Финляндия

Строительство энергоэффективных районов или поселков по сравнению со строительством отдельных демонстрационных энергоэффективных зданий позволяет на принципиально более высоком уровне изучить в реальных условиях энергосберегающие технологии, а также их взаимосвязь с экологическими и социальными условиями.

Архитекторам и инженерам, обычно связанным ограниченными возможностями одного здания, в данном случае предоставляется возможность дать волю своей фантазии и «проиграть» систему энергосберегающих решений с учетом технических и экономических возможностей проекта.

Идея строительства демонстрационных энергоэффективных районов или поселков родилась и развивалась практически одновременно с идеей строительства отдельных демонстрационных энергоэффективных зданий. Достаточно вспомнить поселок Керава в Финяндии или молодежные поселки вблизи города Сакраменто (штат Калифорния, США), построенные в конце 1970-х — начале 1980-х годов.
Район VIIKKI (Хельсинки, Финяндия) представлял собой экологически чистую территорию сельского типа площадью 1132 га, котоя частично использовалась для научных и экспериментальных цеей Технологическим университетом Хельсинки. Строительство демонстрационного энергоэффективного района EKOVIIKKI осуществляось в соответствии с программой Европейского сообщества «Thermie», которая включает в себя девять различных европейских эксериментальных проектов. Руководство финским проектом было возложено на Технологический университет Хельсинки.
На территории экологического района VIIKKI располагается новый университетский район, научно-исследовательский центр, жилой район на 13 000 жителей, научный центр и городская библиотека, Парк науки, общественные службы и коммерческие предприятия.

Климатические характеристики района строительства

• Расположение — Хельсинки, Финяндия;
• Географические координаты — 60° с. ш.., 24° в. д.;
• Высота над уровнем моря — 51м;
• Среднегодовая температура +4,5 °С;
• Средняя температура наиболее холодного месяца -6,5 °С;
• Средняя температура наиболее жаркого месяца +16,8 °С;
• Среднегодовое количество осадков — 635,4 мм.

Район VIIKKI

Район Lotakortano

Район Lotakortano
Lotakortano — это большая территоя, расположенная к востоку и северовостоку от Парка науки. Здесь будет проживать около 9 000 жителей. Жилой район включает в себя помимо разнообразных жилых помещений здания общественного назначения: школы, больницы, магазины, клубы, сауны и прачечные. Проектированию района предшествовал конкурс. Городским советом Хельсинки были разработаны социьные, экологические и энергетические требования, которым должны отвечать проекты:
Социальные требования:
• создание городской архитектуры, обеспечивающей высокое качество среды обитания людей;
• сохранение окружающей среды;
• создание разнообразных функциональных особенностей жизнедеятельности района;
• экономичность при поддержании жизненного цикла.
Экологические и энергетические требования:
• отказ от использования технологических процессов и источников энергии, загрязняющих окружающую среду;
• сокращение использования приодного топлива;
• увеличение объема использования возобновляемых источников энергии;
• повышение качества микроклимата помещений;
• утилизация тепла и повторное исользование водных ресурсов.
Таким образом, в основе концепции строительства демонстрационного жилого района VIIKXI лежала идея не только выявить возможности энергосберегающих технологий, но и идея более высокого уровня: качество окружающей нас среды оказывает непосредственное влияние на качество нашей жизни как дома, так и на рабочем месте или в общественных местах, составляющих основу совеменных городов. Это выделение социальных аспектов является принанием того факта, что градостротельство и архитектура развиваются и должны развиваться на основе как духовных, так и материальных потребностей людей.

Для оценки проектов был разработан метод, основанный на рассмотрении главных факторов, включенных в понятие «sustainable building»: влияние проекта на окружающую среду, степень загрязнения и затраты энергии за 50-летний период. Были повышены общие требования безопасности зданий для здоовья людей, а также требования по степени озеленения. Метод оценки включал в себя обязательные и добовольные показатели проекта. В обязательные показатели проекта вошли оценка влияния проекта на окружающую среду и затраты энергии. Было определено главное требование так называемой реализуемости проекта: стоимость строительства не должна увеличиться больше чем на 5 %.

В таблице приведены экологические и энергетические критерии оценки проектов. Каждый фактор оценивается определенным количеством баллов по степени весомости. Например, загрязнение окружающей среды оценивается в 10 баллов и включено в число обязательных; использование природных ресурсов — в 8 баллов. Контрольные данные показывают уровень существующих норм, требуемый минимум показывает необходимость и обязательность улучшения существующих норм. Достижение более высокого уровня по сравнению с требуемым минимумом оценивается одним или двумя баллами. Таким обом, максимальное количество баллов, которое может набрать проект, равно 30.

Учет местных климатических особенностей
При проектировании района учитывались местные климатические особенности, способствующие повышению комфортности в застройке и снижению энергетиеской нагрузки на тепло- и энергоснабжение зданий. Ориентация здания выбиралась так, чтобы максимально использовать тепло и свет солнечной радиации, т. е. ориентация фасадов и большой площади остекления на юг. Размещение галерей для прохода на южной стороне здания улучшало защиту от ветра. Изучалось влияние формы и расположения зданий на ветровые потоки.

Энергоснабжение
Энергоснабжение района обесечивается комбинацией районного тепло-, электроснабжения Хельсинки и солнечного теплоснабжения. На балконах некоторых многоэтажных домов планируется установка фотоэлектрических панелей.

Системы вентиляции и отопления жилых домов
При проектировании систем отоения и вентиляции жилых домов были применены следующие техниеские решения, повышающие их энергетическую эффективность:
• Использование тепла обратной воды системы теплоснабжения для напольного отопления.
• Утилизация тепла удаляемого воздуха.
• Индивидуальная механическая вентиляция с утилизацией тепла раздельно для каждой квартиры.
• Повышение эффективности систем естественной вентиляции за счет специальной конструкции дефлекторов.
• Вентиляция помещений предварительно подогретым наружным воздухом, поступающим через окна специальной конструкции или забираемым из остекленных лоджий.
• Использование низкотемпературных отопительных систем.
• Использование солнечных колекторов, подключенных к магистям горячей воды.
• Индивидуальный контроль температуры в каждом помещении.

Для изучения эффективности различных систем вентиляции в сочетании с системами отопления и утилизации тепла солнечной радиации и тепла удаляемого воздуха, жилые дома оборудованы центральными и поквартирными системами механической вентиляции и системами естественной вентияции. В центральной механической системе вентиляции теплообменник располагается на чердаке здания, в поквартирной – устанавливается в каждой квартире. Часть зданий оборудована системой естественной вентиляции. Приток воздуха осуществляется через специальные приточные устройства в стене, расположенные за отопительными приборами, или через окна со специальным устройством для забора наружного воздуха. Наружный воздух протекает между оконными стеклами и таким образом подогревается. Вытяжка осуществляется через вытяжной канал, оборудованный на конце дефлектоом особой конструкции. Отопление в зданиях — центральное, с подключением к районному теоснабжению Хельсинки. Отопительные приборы – радиаторы и тепые полы. Солнечные коллекторы в основном используются для приготовления горячей воды. Использование солнечных коллекторов, подключенных к магистралям горячей воды системы централизованного теплоснабжения, обеспечивает экономию энергии на нагрев горячей воды на 61 %.

Теплозащита ограждающих конструкций
В соответствии с повышенными требованиями к теплозащите ограждающие конструкции были выполнены из энергосберегающих материалов с эффективной теплоизоляцией: нажные стены из деревянных элементов, изготовленных в заводских условиях, слоистая фасадная облицовка выполнена с использованием бумаги, сделанной из бумажных отходов. Конструкция пола представляет собой комбинацию системы напольного отоения с сохраняющим тепло бетонным основанием.

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций:
• наружных стен — 4,76 м2 .°С/Вт;
• покрытия — 7,7 м2.0С/Вт;
• перекрытия 1-го этажа – 5,5 м2.°С/Вт;
• окон — 1,0 м2. °С/Вт.

Использование тепла солнечной радиации
для теплоснабжения жилых домов Система тепло- и энергоснабжения жилого района VIIKKI, помимо подключения к городским сетям централиованного тепло- и электроснабжения, включает в себя крупнейшую в Финяндии установку по использованию солнечной энергии. При разработке этого проекта были применены новейе концепции использования солнечной энергии и интеграции солнечных систем в здание.
Система солнечного теплоснабжения состоит из восьми установленных на зданиях солнечных коллекторов общей площадью 1 248 м2. Эти солнечные нагревательные системы обеспечивают централизованное теплоснабжение и в некоторых случаях производят также обогрев помещений при помощи систем подогрева пола. В жилом районе VIIKKI демонстрируются новые солнечные комбинированные системы, интеграция коллектора с крышей, системы пассивного использования солнечной радиации, паельное использование систем солнечного обогрева и систем централизованного теплоснабжения, в солнечных коллекторах используются модули большой площади (с размером блока коллектора 10 м2).
Солнечные коллекторы встроены в конструкцию крыши жилого дома. Эти коллекторы установлены под углом 47—60°. Такие углы оптимальны, т. к. они соответствуют наклону солнца осенью, зимой и весной, когда имеется наибольшая потребность в энергии.
В таблице представлены восемь видов систем солнечного теплоснабжения, исользуемых для отопления жилых домов.

Солнечная комбинированная система
Фирма «Fortum» поставила солнечную систему горячего водоснабжения и напольного отопления, комбинированную с центьным теплоснабжением Хельсинки с площадью солнечных коллекторов 157 м2. Солнечная комбинированная система обслуживает группу домов, состоящую из основного четырехэтажного дома с солнечными коллекторами и двух рядом стоящих домов с терсами. Система обслуживает 44 квартиры, в которых проживает около 150 жильцов. Строительство было закончено весной 2000 г.

Система солнечного теплоснабжения включает 63 высокотемпературных коллектора Fortums GCV 2,5, два 9000-литровых аккумуляторных бака, насос, модули управения и необходимые принадлежности. На рисунке показана схема солнечной комбинированной системы, которая покрывает приблизительно 62 % потребляемой энергии, необходимой для горячего водоснабжения.
Кроме того, она участвует в работе системы напольного отопления, необходимого даже в некоторые холодные летние ночи. Из первого бака подается в основном вода для горячего водоснабжения, в то время как напольное отопление осуществляется из второго бака. Недостающая тепловая энергия берется из сети централизованного теплоснабжения, к которой подключены все жилые дома округи Хельсинки.
Финский институт строительных технологий VTT разработал и осуществлял энергетиеский мониторинг этих зданий. Производись замеры потребления тепла, электричества и воды. Замеры системы солнечного теоснабжения производились ежедневно и составлялся ежемесячный отчет (замерялись теплопоступления от солнечной радиации, теплопотери в системе, колебания температуры воды в баках-аккумуляторах и так даее). Контроль качества внутреннего воздуха и расхода тепла и воды проводились в четырех разных квартирах. В процессе строительства зданий проводились исследования тепловизорами с целью определения мест утечек тепла через фасады.
По результатам мониторинга солнечные коллекторы общей площадью 157 м2 обеспевают в среднем 53 000 кВт-ч тепловой энергии в год, что составляет 85 % от ожидаемой величины. Вклад солнечной энергии (по сравнению с контрольной величиной) в горячее водоснабжение в первый год составил 53 %, во второй — 69 %. Экономия энергии (по сравнению с контрольной величиной) в системе отопления составила: декабрь 2000 — 29 %; апрель 2001 — 33 %; сентябрь 2001 – 57 %; октябрь 2001 – 37 %; февраль 2002 – 44 %; апрель 2002 – 33 %.

В этм доме приточный воздух механичской вентиляции забирается из застекленных
лоджий, где предварительно подогревается от солнечной радиации

Фотоэлектрические панели PV
На одном из многоквартирных зданий района VIIKKI под названием Salvia (рис. 7) будут установлены фотоэлектрические панели общей площадью 288 м2 (24 kWp). Жилая площадь здания 1 500 м2, количество этажей — 6. Проект осуществляла фирма «YTT-Rakennus» Оу (Ltd). Технико-экономическое обоснование для этого проекта, как и для всех проектов VIIKKI, использующих солнечную радиацию, было сделано SOLPROS, независимой финской организацией, главной целью которой является внедрение научных достижений в практику с целью развития энергосберегающего и экоогического строительства.

На балконах этого строящегося здания будут установлены фотоэлектрические панели, вырабатывающие электроэнергию для каждой квартиры

Фотоэлектрические батареи будут установлены на месте ограждения балконов с южной и западной стороны. Батареи будут объединены в единую сеть. Для мониторинга фотоэлектрических батарей, они будут подключены к сети Интернет, присоединенной в каждой квартире. Это будет самым крупным проектом в Финляндии по установке фотоэлектрических панелей. Всего в Финляндии установлено фотоэлектриеских панелей мощностью 1,6 МWp, а к 2010 – 40 МWp.

Водопровод и канализация
Дома и отдельные площадки подклюены к городскому водопроводу и канационной сети. Жилища оборудованы устройствами экономии воды и раздельными счетчиками расхода воды. Дождевая вода с крыш фильтруется и навляется в резервуары для полива. В малом масштабе применяется разделение и использование сточных вод. Согласно требованиям охраны здоровья, перед повторным использованием сточные воды очищаются. Между домами прокладывается сеть биологических каналов, включающая фильтрационные пруды для сточных вод и резервуары для полива.

Методы снижения расхода воды
• Индивидуальная плата за потребяемую воду.
• Санитарно-техническое оборудование, экономящее расход воды.
• Использование раздельных счетчиков расхода воды.
• Общие сауны и прачечные вместо индивидуальных.

Удаление и повторное использование отходов
В экологической жилой зоне отходы рассматриваются как вид ресурса, поэтому удаление отходов там заменено на технологию повторного их использования. Повторное использование биологических отходов производится в самой жилой зоне благодаря наличию больх участков, предназначенных для применения компостного гумуса.
Имеется примыкающий к общей площади центр повторного использования отходов всего района площадью 70 м2; крытый сборный пункт площадью 25 м2 с открытой площадкой площадью 10 м2. Не допускается обраование дополнительных отходов, поощряется повторное использование отходов на месте. Отходы сортируются на месте и собираются таким образом, чтобы причинить минимум вреда окжающей среде.

Информационный центр «KORONA» в VIIKKI
Информационный центр «KORONA» в VIIKKI является еще одним интересным примером энергоэффективного и экологического строительства. Центральную часть здания образуют Научная библиотека Хельсинского университета в VIIKKI и филиал библиотеки Хельсинки в VIIKKI. В этом здании располагаются также администрация факультетов и городка, другие вспомогательные университетские службы, а также наиболее важные помещения для преподавания и проведения лекций.

Информационный центр «KORONA»

Забор свежего воздуха для системы кондиционирования в различное время года и суток осуществляется из различных секторов в пространстве между стеклянной и грубой стеной

Открытое пространство перед входом отделяет часть кругового периметра, образуя площадь университетского городка

Информационный центр назван «KORONA» из-за двойной внешней стены, окружающей круглое здание. Фасад здания оживляется контрастом между внешней стекянной стеной и неотделанной стеной на заднем плане. Закругленная поверхность стены и меняющееся освещение зимних садов придают зданию большую выразительность, а фасад днем и ночью мерцает как драгоценная корона. Закгленная стеклянная стена, окружающая Информационный центр, имеет определенное экологическое и техническое предназначения. Она служит зданию в качестве своеобразного пальто, сокращающего потери тепла зимой и уменьющего потребность в охлаждении летом.

По периметру двойной стены расположены три зимних сада: Египетский, Римский и Японский бамбуковый. Эти сады являются местом для отдыха, открытым для всех посетителей Информационного центра.

Информационный центр, как средневековый город, комфортно расположился внутри окружающей его стены. Внутренние пространства здания формируются освещаемыми сверху высокими «улицами», разделяющими помещения библиотечных собраний. «Улицы» раскрываются горизонтальными и вертикальными видами, проходящими сквозь здание. Они ведут от центрального входного вестибюля к трем зимним садам – египетскому, римскому и японскому бамбуковому саду. В эти открытые сады, представляющие древние культурные регионы, приходят почитать или просто отдохнуть многочисленные посетители центра. Зимние сады, а также пространство между стекянной стеной и, стоящей за ним неотделанной стеной, служит для забора свежего воздуха системой кондиционирования, причем в разные сезоны забор осуществляется из разных секторов этого пространства.

Конвекторы двухтрубной водяной системы отопления зимних садов

ОВВК (ОТОПЛЕНИЕ. ВОДОСНАБЖЕНИЕ. ВЕНТИЛЯЦИЯ кондиционеры.) Журнал