Устойчивая архитектура: Полное руководство по проектированию экологичных зданий

Устойчивая архитектура, также известная как проектирование экологичных зданий, — это целостный подход к строительству, который минимизирует воздействие на окружающую среду, одновременно максимизируя здоровье и благополучие жильцов. Он охватывает все: от выбора материалов и энергоэффективности до сохранения водных ресурсов и сокращения отходов. Поскольку мировое сообщество сталкивается с растущими экологическими проблемами, устойчивая архитектура становится все более важной для создания более устойчивой и ответственной застроенной среды. В этом руководстве рассматриваются основные принципы, практики и технологии, формирующие будущее проектирования устойчивых зданий.

Что такое устойчивая архитектура?

Устойчивая архитектура — это нечто большее, чем просто «экологичность». Это философия проектирования, которая учитывает весь жизненный цикл здания, от первоначальной концепции и строительства до эксплуатации, обслуживания и возможного сноса или перепрофилирования. Ее цели:

• Минимизация воздействия на окружающую среду: Снижение выбросов углерода, сохранение ресурсов и защита экосистем.
• Улучшение здоровья и благополучия человека: Создание здоровых, комфортных и продуктивных внутренних помещений.
• Максимизация эффективности использования ресурсов: Оптимизация потребления энергии и воды, а также сокращение отходов.
• Содействие экономической жизнеспособности: Проектирование зданий, которые являются экономически эффективными в эксплуатации и обслуживании на протяжении всего срока службы.
• Способствование социальному равенству: Создание доступных, инклюзивных и ориентированных на сообщество пространств.

Основные принципы проектирования экологичных зданий

Практика устойчивой архитектуры руководствуется несколькими основными принципами:

1. Выбор и планирование участка

Первый шаг в устойчивом проектировании — это тщательный выбор участка. Это включает в себя учет таких факторов, как:

• Близость к общественному транспорту: Поощрение пеших прогулок, езды на велосипеде и использования общественного транспорта для снижения зависимости от автомобилей.
• Редевелопмент промышленных зон: Повторное использование ранее застроенных земель для минимизации разрастания городов и защиты зеленых насаждений.
• Сохранение естественной среды обитания: Минимизация вмешательства в существующие экосистемы и защита биоразнообразия.
• Солнечная ориентация: Оптимизация расположения здания для максимального использования солнечного тепла зимой и минимизации летом.
• Управление водными ресурсами: Внедрение стратегий для управления ливневыми стоками и уменьшения эрозии.

Пример: The Bullitt Center в Сиэтле, штат Вашингтон, расположен рядом с общественным транспортом и имеет зеленую крышу для управления ливневыми стоками.

2. Энергоэффективность

Снижение потребления энергии является критически важным аспектом устойчивой архитектуры. Стратегии для достижения энергоэффективности включают:

• Пассивное проектирование: Использование естественных стратегий отопления, охлаждения и вентиляции для минимизации зависимости от механических систем. Это включает в себя такие методы, как:
  • Стратегическое расположение окон: Ориентация окон для максимального использования солнечного тепла зимой и минимизации летом.
  • Естественная вентиляция: Проектирование зданий для улучшения циркуляции воздуха и снижения потребности в кондиционировании.
  • Тепловая масса: Использование материалов с высокой тепловой массой для поглощения и выделения тепла, стабилизируя температуру в помещении.
  • Затеняющие устройства: Использование карнизов, навесов и жалюзи для блокировки прямых солнечных лучей и снижения теплопоступления.
• Высокоэффективная ограждающая конструкция здания: Использование изоляции, герметизации и высокоэффективных окон для минимизации потерь и притока тепла.
• Энергоэффективные системы ОВК: Установка высокоэффективных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
• Энергоэффективное освещение: Использование светодиодного освещения и систем управления дневным светом для снижения потребления энергии.
• Системы возобновляемой энергии: Интеграция солнечных панелей, ветряных турбин и геотермальных систем для выработки энергии на месте.

Пример: The Crystal в Лондоне использует сочетание стратегий пассивного проектирования и технологий возобновляемой энергии для достижения высокого уровня энергоэффективности.

3. Водосбережение

Экономия воды — еще один важный аспект устойчивой архитектуры. Стратегии по снижению потребления воды включают:

• Водосберегающая сантехника: Установка унитазов, кранов и душевых леек с низким расходом воды.
• Сбор дождевой воды: Сбор дождевой воды для полива, смыва в туалетах и других непитьевых нужд.
• Рециркуляция серой воды: Очистка и повторное использование сточных вод из раковин, душей и прачечных для полива и смыва в туалетах.
• Ксерискейпинг: Использование засухоустойчивых растений и методов ландшафтного дизайна для снижения потребности в поливе.

Пример: Gardens by the Bay в Сингапуре включает системы сбора дождевой воды и рециркуляции серой воды для экономии воды.

4. Устойчивые материалы

Выбор устойчивых строительных материалов имеет решающее значение для снижения воздействия строительства на окружающую среду. Факторы, которые следует учитывать при выборе материалов:

• Содержание вторичного сырья: Использование материалов, изготовленных из вторичного сырья, для снижения спроса на первичные ресурсы.
• Возобновляемые ресурсы: Использование материалов, получаемых из возобновляемых источников, таких как древесина из устойчиво управляемых лесов.
• Материалы местного производства: Использование материалов, поставляемых из местных источников, для сокращения выбросов от транспортировки.
• Материалы с низким содержанием ЛОС: Использование материалов с низким или нулевым содержанием летучих органических соединений (ЛОС) для улучшения качества воздуха в помещениях.
• Долговечность и срок службы: Выбор прочных и долговечных материалов для уменьшения необходимости их замены.
• Воплощенная энергия: Выбор материалов с низкой воплощенной энергией — общим количеством энергии, необходимой для добычи, обработки, производства и транспортировки материала.

Примеры устойчивых строительных материалов:

• Бамбук: Быстрорастущий, возобновляемый ресурс с высокой прочностью и универсальностью.
• Восстановленная древесина: Древесина, спасенная из старых зданий или других источников.
• Переработанная сталь: Сталь, изготовленная из переработанного металлолома.
• Бетон с переработанными заполнителями: Бетон, изготовленный с использованием переработанных материалов, таких как дробленый бетон или летучая зола.
• Пробка: Возобновляемый материал, получаемый из коры пробкового дуба.
• Хемпкрит: Устойчивый строительный материал, изготовленный из конопляного волокна, извести и воды.

5. Качество внутренней среды

Создание здоровой и комфортной внутренней среды имеет важное значение для благополучия жильцов здания. Стратегии улучшения качества внутренней среды включают:

• Естественная вентиляция: Обеспечение достаточной естественной вентиляции для улучшения качества воздуха и снижения потребности в механической вентиляции.
• Дневное освещение: Максимальное использование естественного света для снижения потребности в искусственном освещении и улучшения самочувствия жильцов.
• Материалы с низким содержанием ЛОС: Использование материалов с низким или нулевым содержанием летучих органических соединений (ЛОС) для снижения загрязнения воздуха в помещениях.
• Контроль влажности: Предотвращение накопления влаги для предотвращения роста плесени и улучшения качества воздуха в помещениях.
• Акустическое проектирование: Проектирование пространств для минимизации шумового загрязнения и создания комфортной акустической среды.

Пример: Многие современные офисные здания отдают приоритет дневному освещению и естественной вентиляции для повышения производительности и благополучия сотрудников.

6. Сокращение отходов и переработка

Сокращение отходов при строительстве и сносе имеет решающее значение для минимизации воздействия на окружающую среду. Стратегии сокращения отходов и переработки включают:

• Проектирование для разборки: Проектирование зданий таким образом, чтобы их можно было легко разобрать и повторно использовать или переработать в конце срока службы.
• Управление строительными отходами: Внедрение стратегий по сокращению отходов во время строительства, таких как переработка материалов и использование сборных компонентов.
• Деконструкция: Тщательный демонтаж зданий для спасения и повторного использования материалов.

Пример: Повторное использование кирпичей и древесины из снесенных зданий является обычной практикой в устойчивом строительстве.

Сертификации и стандарты экологичного строительства

Существует несколько сертификаций и стандартов экологичного строительства, которые помогают оценивать и признавать проекты устойчивых зданий. Эти сертификации предоставляют основу для оценки экологических характеристик здания и могут помочь убедиться, что оно соответствует определенным критериям устойчивости.

LEED (Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании)

LEED — это самая широко используемая система оценки экологичных зданий в мире. Разработанная Советом по экологическому строительству США (USGBC), LEED предоставляет основу для проектирования, строительства, эксплуатации и обслуживания экологичных зданий. Сертификация LEED основана на балльной системе, где баллы присуждаются за различные практики устойчивого проектирования и строительства. Здания могут достигать разных уровней сертификации LEED, включая Certified, Silver, Gold и Platinum.

BREEAM (Метод экологической оценки Научно-исследовательского института по строительству)

BREEAM — это британская система оценки экологичных зданий, которая оценивает экологические характеристики зданий по ряду категорий, включая энергию, воду, здоровье и благополучие, материалы и отходы. BREEAM широко используется в Европе и других частях мира.

Living Building Challenge

Living Building Challenge — это строгая программа сертификации экологичных зданий, которая ставит перед проектами задачу соответствовать высоким стандартам устойчивости. Для получения сертификации Living Building Challenge здания должны вырабатывать всю свою энергию и воду, перерабатывать все свои отходы и быть построенными из здоровых, нетоксичных материалов.

WELL Building Standard

WELL Building Standard фокусируется на здоровье и благополучии жильцов здания. Он оценивает здания по таким факторам, как качество воздуха, качество воды, освещение, акустика и тепловой комфорт.

Технологии для устойчивой архитектуры

Для повышения устойчивости зданий можно использовать несколько технологий:

• Информационное моделирование зданий (BIM): BIM — это цифровое представление здания, которое можно использовать для оптимизации его проектирования с точки зрения энергоэффективности, водосбережения и других целей устойчивого развития.
• Технологии умных зданий: Технологии умных зданий, такие как автоматизированное управление освещением и системами ОВК, могут помочь оптимизировать потребление энергии и повысить комфорт жильцов.
• Зеленые крыши: Зеленые крыши могут помочь уменьшить ливневые стоки, улучшить изоляцию и предоставить среду обитания для дикой природы.
• Холодные крыши: Холодные крыши предназначены для отражения солнечного света и снижения теплопоступления, помогая снизить потребление энергии и эффект городского теплового острова.
• Передовые системы остекления: Передовые системы остекления, такие как низкоэмиссионные окна и динамическое остекление, могут помочь улучшить энергоэффективность и комфорт жильцов.

Будущее устойчивой архитектуры

Устойчивая архитектура быстро развивается под влиянием технологических достижений, меняющихся общественных ценностей и растущего экологического сознания. Несколько тенденций формируют будущее проектирования экологичных зданий:

1. Здания с нулевым потреблением энергии

Здания с нулевым потреблением энергии спроектированы так, чтобы вырабатывать столько же энергии, сколько они потребляют в годовом исчислении. Это обычно достигается за счет сочетания энергоэффективного проектирования и технологий возобновляемой энергии, таких как солнечные панели и ветряные турбины. Цель состоит в том, чтобы устранить зависимость здания от ископаемого топлива и свести его углеродный след к нулю.

2. Проектирование пассивных домов

Пассивный дом (Passive House) — это строгий стандарт энергоэффективности, который фокусируется на минимизации потребления энергии за счет стратегий пассивного проектирования, таких как высокий уровень изоляции, герметичность и эффективная вентиляция. Здания пассивного дома требуют очень мало энергии для отопления и охлаждения, что делает их высокоустойчивыми.

3. Биофильный дизайн

Биофильный дизайн — это подход, который стремится соединить жильцов здания с природой. Это может быть достигнуто за счет использования натуральных материалов, дневного освещения, видов на природу и комнатных растений. Доказано, что биофильный дизайн улучшает самочувствие жильцов, снижает стресс и повышает производительность.

4. Принципы циркулярной экономики

Принципы циркулярной экономики применяются в строительной отрасли для сокращения отходов и содействия эффективности использования ресурсов. Это включает в себя проектирование зданий для разборки и повторного использования, использование переработанных материалов и минимизацию отходов при строительстве и сносе.

5. Биомимикрия

Биомимикрия — это практика изучения и подражания природным конструкциям и процессам для решения человеческих проблем. В архитектуре биомимикрия может использоваться для проектирования зданий, которые являются более энергоэффективными, устойчивыми и долговечными.

Примеры устойчивой архитектуры по всему миру

Многочисленные примеры устойчивой архитектуры можно найти по всему миру, демонстрируя разнообразие и инновации в проектировании экологичных зданий.

• The Edge (Амстердам, Нидерланды): Одно из самых устойчивых офисных зданий в мире, The Edge включает в себя ряд зеленых технологий, включая солнечные панели, сбор дождевой воды и интеллектуальное управление зданием.
• Pixel Building (Мельбурн, Австралия): Первое в Австралии углеродно-нейтральное офисное здание, Pixel Building имеет ряд элементов устойчивого дизайна, включая зеленую крышу, сбор дождевой воды и переработанные материалы.
• Шанхайская башня (Шанхай, Китай): Одно из самых высоких зданий в мире, Шанхайская башня включает в себя ряд элементов устойчивого дизайна, включая двойной фасад, сбор дождевой воды и геотермальную энергетическую систему.
• Vancouver Convention Centre West (Ванкувер, Канада): Имеет живую крышу площадью шесть акров, систему отопления и охлаждения морской водой и собственную станцию очистки сточных вод.
• Всемирный торговый центр Бахрейна (Манама, Бахрейн): Интегрированные ветряные турбины, генерирующие 11-15% энергетических потребностей башен.
• ACROS Fukuoka Prefectural International Hall (Фукуока, Япония): Ступенчатая зеленая крыша, содержащая 35 000 растений 76 видов.

Преимущества устойчивой архитектуры

Преимущества устойчивой архитектуры многочисленны и имеют далеко идущие последствия:

• Экологические преимущества: Снижение выбросов углерода, сохранение ресурсов и защита экосистем.
• Экономические преимущества: Снижение эксплуатационных расходов, увеличение стоимости недвижимости и создание рабочих мест в секторе зеленого строительства.
• Социальные преимущества: Улучшение здоровья и благополучия человека, повышение устойчивости сообществ и расширение доступа к доступному жилью.

Проблемы устойчивой архитектуры

Несмотря на множество преимуществ, устойчивая архитектура также сталкивается с рядом проблем:

• Более высокие первоначальные затраты: Экологичные строительные материалы и технологии иногда могут быть дороже традиционных вариантов.
• Недостаточная осведомленность: Многие владельцы зданий и застройщики не в полной мере осведомлены о преимуществах устойчивой архитектуры.
• Регуляторные барьеры: Строительные нормы и правила не всегда могут поддерживать практики устойчивого проектирования.
• Сложность: Проектирование и строительство устойчивых зданий может быть сложным и требовать специальных знаний.

Заключение

Устойчивая архитектура необходима для создания более устойчивой, справедливой и экологически ответственной застроенной среды. Принимая принципы проектирования экологичных зданий, мы можем создавать здания, которые минимизируют воздействие на окружающую среду, улучшают здоровье и благополучие человека и способствуют более устойчивому будущему. По мере развития технологий и роста осведомленности устойчивая архитектура будет продолжать развиваться и становиться все более важной частью мирового ландшафта.

Растущее внедрение устойчивых практик подчеркивает глобальный сдвиг в сторону экологически сознательного строительства. По мере того как осведомленность и технологии продолжают развиваться, устойчивая архитектура обещает сформировать более здоровое и устойчивое будущее для всех.