Сооружения, имеющие нулевой баланс энергии – так называемые «нулевые дома» — начали покорять мир. Популярность «нулевых домов» быстро возрастает с каждым годом. Считается, что данные дома сумеют жить автономно, самостоятельно производя электрическую и тепловую энергию для своих нужд.
Эти дома практически совсем не нуждаются в электрических и тепловых сетях централизованного типа. Коллекторы и солнечные батареи, ветрогенераторы и биореакторы вводят в состав павильонов, коттеджей, высоток и стадионов; используются специально разработанные системы для сбора дождевых вод и вентиляционные системы, элементы архитектуры с солнечным подходом и ряд других приемов. Это все позволяет обеспечивать существенную экономию на применении подобных зданий, а также придает необходимый комфорт и обеспечивает должный уровень безопасности для пребывания в них человека.
Примеры существующих «нулевых домов»
Одним из ярчайших примеров является китайский Центр энергетических исследований в г. Нинбо, расположенный на территории студенческого кампуса Ноттингемского университета в Китае, который был открыт в сентябре 2008 года. Здание было построено для этого Центра по проекту, разработанному специалистами компании Mario Cucinella Architects. Во время проектирования применялись принципы, характерные для «нулевого дома» и дающие возможность максимально использовать природные возможности с целью обеспечения терморегуляции и освещения всего комплекса.
В здании этого Центра размещаются аудитории, выставочный зал и офисные помещения, а также лаборатории, включающие в себя стенды по испытанию фасадов, термическую лабораторию для испытания строительных материалов, лабораторию моделирования освещения естественными методами, аэродинамическую трубу и климатическую камеру. Совокупная площадь помещений, расположенных в здании, составляет 1300 м2. Все они снабжаются энергией с помощью фотоэлектрических батарей в виде солнечной фермы, а также с помощью ветряков. Здание оснащено аккумуляторами, способными обеспечивать весь комплекс сооружения электрической энергией почти две недели.
Обоснованное распределение потоков света и воздуха с учетом высоты и положения солнца над линией горизонта обеспечивается, благодаря специальной архитектуре сооружения. Здание имеет один подземный, а также пять надземных этажей. Друг с другом все они объединяются с помощью широкой шахты, выходящей на крышу. Эта шахта направляет отраженные солнечные лучи вглубь, чем снижается уровень потребности в электрическом освещении. Она также определяет пути движения воздушных потоков. Для нужд собственного охлаждения Центром расходуется всего лишь 7-8 кВт/час в расчете на каждый квадратный метр в год.
Следующим примером китайского «нулевого дома» является здание энергосберегающего типа, воздвигнутое в Пекине для университета Синьхуа. Оно спроектировано так, чтобы довести до минимума потери, связанные с обогревом и охлаждением. Крыша-козырек в солнечные жаркие дни обеспечивает тень, и, одновременно производит электричество с помощью солнечных батарей, установленных на ее поверхности.
Самым же масштабным «нулевым» сооружением в КНР станет «Башня жемчужной реки» высотой 300 м в городе Гуанчжоу. Проект этого здания был создан компанией Skidmore, Owings & Merrill. Башня, насчитывающая 69 этажей, была разработана в качестве здания с нулевым уровнем энергии, которое не станет использовать электрическую энергию внешней электросети. С южной стороны на башне будет установлено специально разработанное двойное остекление его фасадной части (с оборудованием вентиляции в межстекольном пространстве), которое будет снижать уровень нагрева всего здания.
Окна в здании оснастят автоматическими жалюзи, разворачивающимися на необходимый угол с учетом перемещения солнца по небесному своду. Жалюзи будут дополнительно приоткрываться для увеличения уровня естественного освещения в помещениях здания в пасмурные дни. Все это также существенно снизит расходы для нужд кондиционирования.
Солнечными батареями будет генерироваться электрическая энергия, излишки которой будут сохраняться в специальных аккумуляторах. Наряду с наличием фотоэлектрических панелей «нулевые дома» будут оснащаться тепловыми солнечными коллекторами, нагревающими воду для нужд людей, находящихся в небоскребе.
Американцами запланирована система сбора дождевых вод, система очистки и повторной циркуляции технической воды в здании «Жемчужной реки» (применяемой, к примеру, для сливания в унитазах), что призвано минимизировать потребность всего здания в наличии дополнительного источника воды.
Плавно закругленные стены здания будут способствовать тому, что ветер будет направляться сквозь здание через два оборудованных технических этажа, где будут располагаться ветряные турбины для обеспечения производства электроэнергии. Само здание спроектировано так, что учитывается направление господствующих ветров.
В разработанной системе по охлаждению здания, которому предстоит функционировать в жарком и влажном климате, архитекторами использован целый ряд новшеств, позволяющих снизить расходы на поддержание микроклиматических условий в нем.
Сюда стоит отнести и систему, обеспечивающую охлаждение воздуха в помещениях и имеющую высокий КПД, и пассивные осушители вентилируемого воздуха (вентиляционные каналы проложены в половых перекрытиях здания). В отличие от существующих систем кондиционирования централизованного типа, она основывается на циркуляции хладагента по большому числу разветвленных каналов, также пронизывающих полы на уровне всех этажей.
