Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные средства жизнеобеспечения объектов архитектуры. Учебное пособие для практических занятий студентов специальностей 270100 «Архитектура», ма
.pdf
ного и другого оборудования. В производственных зданиях наличие технологической подсистемы всегда обязательно.
Инженерная подсистема жизнеобеспечения здания — самая сложная и
многовариантная его часть, предназначенная для создания требуемых условий
внутри здания, подачи в него энергетических ресурсов, потоков воздуха, воды,
газа, а также для удаления отработанных компонентов.
Перечень составляющих инженерной подсистемы чрезвычайно обширен
даже для сравнительно простого здания. Обязательными ее составляющими в
современных зданиях являются: теплоснабжение, вентиляция и кондиционирование воздуха, холодное и горячее водоснабжение, электро- и газоснабжение,
устройства пожаротушения, охранной сигнализации, лифтовое оборудование,
средства телевидения, радио- и телефонизации, комплексы интеллектуального
слежения и регулирования параметров среды и физико-технических характеристик составляющих элементов всех подсистем здания.
Строительная подсистема здания выполняет также функции архитектурного и градостроительного характера.
Здание — характерный носитель архитектуры. В основном архитектурными средствами воплощается в здании историческая информация об эпохе. Оно
отражает также индивидуальность архитектора, его талант и мастерство.
Проектные параметры здания и внутренней среды определяются его
технологической подсистемой, формируются строительной подсистемой, обеспечиваются и поддерживаются инженерной подсистемой.
Экологическая чистота зданий — комплексная задача, включающая создание безопасной, здоровой и комфортной среды для производительного труда
человека, безотходное использование энергоресурсов в здании как замкнутой
системе, равновесное взаимодействие архитектурно-строительных форм (элементов зданий) и природной среды.
Проектирование экологических (на основе увязки этих трех задач) зданий
возможно только при системном сочетании объемно-планировочных и конструктивных решений, а также систем отопления, вентиляции, кондициониро-
41
вания, естественного освещения, санитарно-бытового обслуживания, зон отдыха и архитектурно-композиционных приемов застройки.
Оптимальное решение всех этих задач и предопределяет поиск энергоактивной и технологичной структуры здания, в связи с которой и рассматриваются его объемно-планировочные, конструктивные, технологические, теплотехнические решения и экономические характеристики. В результате обеспечивается оптимальная экологичность здания, т. е. максимально возможная безотходная технология производства и экономия энергии путем возобновления и
повторного использования энергетических ресурсов (без вредных выбросов в
природную среду).
Современное здание, особенно промышленное, можно рассматривать и как
экологическую систему. В практике архитектурно-строительного проектирования не принято рассматривать собственно здание как экологический объект.
Считают, что экологический объект — это промышленное предприятие, воздействующее на окружающую среду посредством выбросов вредных технологических отходов производства. Между тем, мировой опыт показывает, что создаваемые в настоящее время здания одноцелевого или многоцелевого назначения, обеспечивая возможность частой смены оборудования и технологий, сами по себе рассматриваются как экологические объекты, взаимодействующие с
окружающей средой.
Все перечисленные свойства и характеристики зданий в полной мере необходимо учитывать при проектировании и реконструкции любых объектов.
Взаимоувязанный поиск экологичной и энергоактивной структуры зданий,
их комфортности и технологичности приводит к интересным архитектурнокомпозиционным решениям, главный принцип которых — создание гибкой
производственной среды и экологической инфраструктуры зданий (зимние сады, энергоактивные витражи, солнцеприемные устройства, воздухообменные
установки и др.). В целом современное здание рассматривается как экосистема,
состоящая из пространственной структуры и физической среды.
42
Количественные характеристики экологически чистого здания задаются в
задании на проектирование и служат базой для решения пространственноконструктивных задач. Такие здания должны максимально удовлетворять требованиям самых разнообразных динамично развивающихся технологий.
Рассматривая производственные здания как совокупность технологических, строительных и инженерных подсистем в их взаимозависимости, необходимо в первую очередь выявить особенности развития промышленных производств и технологий в обозримом периоде. Мировой и отечественный опыт
свидетельствует, что в условиях динамичного научно-технического прогресса,
интенсификации процессов создания технологий, оборудования основными
особенностями производственных систем в перспективе будет все более глубокая безотходная переработка сырья, энергоэкономичные технологии и учащающаяся смена технологического оборудования с целью выпуска конкурентоспособной продукции.
В условиях обострения энергетической и экологической ситуации промышленные производства должны быть энергоэкономично и экологически чистыми, а дефицит трудовых ресурсов неизбежно потребует создания роботизированных производств с безлюдной или малолюдной технологией. Все это повлечет за собой и существенное изменение архитектурно-строительных и инженерных решений зданий.
Помимо быстрого создания новых производственных мощностей, такие
здания должны давать возможность многократной смены оборудования и технологий, а также полной замены действующих производств без существенных
затрат средств и времени на реконструкцию строительной части здания.
Кроме того, производственные здания нового поколения (как составная
часть природно-производственных систем) должны обеспечить эффективное
использование всех видов ресурсов как при строительстве, так и при эксплуатации объектов. Не менее существенная их особенность — экологическая совместимость с окружающей средой: эти здания необходимо рассматривать как
43
эргономичную гуманизированную среду, которая непрерывно «потребляет» и
воздействует на окружающих на протяжении жизни многих поколений.
Поскольку производственные здания, проектируемые, возводимые и реконструируемые сегодня, будут эксплуатироваться, по меньшей мере, всю
первую половину XXI в., необходимо сформулировать научно обоснованные
требования, которым они должны удовлетворять, и принципиальные особенности их архитектурно-конструктивных решений. Наиболее реальное направление поиска таких «ответов» — системный анализ состояния с выявлением тенденций развития экологически чистых производственных зданий будущего.
Гибкая пространственно-конструктивная структура производственных
зданий нового поколения должна обеспечить мобильность внутреннего пространства — многовариантное его развитие в плане и по высоте. Это достигается конструктивной автономией строительной и технологической частей зданий,
а также переходом к крупноразмерным помещениям зального типа, в которых
можно размещать любое технологическое оборудование и инженерные системы, перемещать их при перепланировке, техническом переоснащении и реконструкции с максимальным использованием строительного объема и площадей.
С учетом изложенного, можно в первом приближении сформулировать
основные требования к производственным зданиям нового поколения:
- эргономичность производственных помещений — обеспечение опти-
мальных условий взаимодействия работающих, техники и окружающей среды;
- энергоэкономичность при возведении и эксплуатации;
- экологическая совместимость с окружающей средой;
- адаптивность объемно-планировочных и конструктивных решений зда-
ний, обеспечивающих их многоцелевое использование;
- гибкость и мобильность объемно-планировочных, конструктивных и ин-
женерных решений зданий, способствующих более эффективному использованию ресурсов, производственных площадей и строительного объема зданий;
- быстровозводимость и приспособляемость к изменяющимся производ-
ственным условиям;
44
- оптимальная ресурсоемкость и стоимость на единицу создаваемых мощ-
ностей;
- долговечность строительных конструкций, соответствующая расчетной
продолжительности эффективного функционирования производства;
- архитектурная выразительность здания, соответствующая социальному и
культурному уровню развития общества.
Долговечность производственных зданий в практике прошлых лет было
принято задавать исходя из времени физического износа несущих строительных конструкций: как правило, она составляет 100 лет и более. Период же их
морального износа значительно короче (в современных условиях от 15 до 30
лет). Производственные здания за это время претерпевают две-три модернизации производства. В связи с этим при создании зданий нового поколения возникает проблема обеспечения их устойчивости к моральному износу с учетом
эксплуатации в условиях научно-технического прогресса.
Эта проблема решается переходом к проектированию и созданию зданий с
заранее запланированными стадиями их развития и формированием строительной части зданий по принципу свободного пространства, где возможны последующие изменения планировки и технологии. Такие здания целесообразно выполнять из конструкций, долговечность которых соответствует периоду морального износа создаваемого объекта.
Эксплуатационная энергоэкономичность современных зданий стано-
вится главнейшим требованием к ним и обеспечивается использованием теплоэффективных строительных материалов, изделий, конструкций, инженерных
систем и оборудования при строительстве зданий и соблюдении энергосберегающих регламентов их эксплуатации.
Переход к созданию производственных зданий, отвечающих всем перечисленным требованиям, вызывает необходимость разработки новой концепции их проектирования, строительства и эксплуатации.
Экологическая и архитектурно-эстетическая совместимость производ-
ственных зданий с окружающей средой может быть обеспечена переводом их
45
компоновочных решений на модульный принцип. Модульность позволяет создавать любые архитектурно-строительные композиции для зданий различных
габаритов, в том числе на сложном рельефе и на ограниченных по площади
территориях.
Концепция создания современных зданий, отвечающих социальным,
функциональным, технологическим, экологическим, архитектурным и экономическим требованиям в условиях научно-технического прогресса первой половины XXI в., основывается на следующих положениях:
- постоянное соблюдение примата конечной цели; восстановление доми-
нирующей роли технологической подсистемы создаваемых зданий над строительной; отказ от догмы типовых проектных решений и переход к целевому
(многоцелевому) проектированию; создание свободных, гибких внутренних
пространств, достаточных для оптимальной компоновки технологической части
проектируемых зданий, использование объемно-планировочных и конструктивных решений, позволяющих эффективно осуществлять модернизацию и замену технологического оборудования с одновременным обеспечением комфортных условий для высокопроизводительного труда работающих и высокоэффективного использования ресурсов;
- сохранение экологического равновесия природы на основе теории фор-
мирования природно-промышленных систем;
- достижение максимального эстетического эффекта - создание архитек-
турных композиций зданий, разнообразных в плане и по высоте, из строительных и технологических модулей, органически сочетающихся с окружающей
средой;
- совершенствование существующих и разработка новых ресурсе- и энер-
гоэкономичных быстромонтируемых конструктивных систем (включая производственно-технологические и инженерные), в том числе в комплектноблочном исполнении.
К числу принципов, в совокупности определяющих новый подход к созданию современных производственных зданий, относится принцип автономного
46
конструирования технологической и строительной частей производственных
зданий. Суть его состоит в следующем: при создании любого промышленного
производства его технологическая часть (технологическое, инженерное, подъемно-транспортное и вспомогательное оборудование) с соответствующими
опорными конструкциями рассматривается как целевая доминанта и проектируется с оптимальной компоновкой в плане и пространстве независимо от будущих строительных конструкций зданий.
Строительная часть, представляющая собой «оболочку» и встроенные помещения, предназначенные для создания оптимальных условий функционирования производства и труда работающих, подчинена технологической части и
проектируется исходя из ее габаритов — с оптимальными для технологии размерами сеток колонн и одинаковыми или разными высотами цеховых помещений. При этом создаются условия для модернизации, реконструкции или замены технологической части производства без реконструкции строительной части
здания.
Эти основные принципы дополняются принципом независимой от строительных конструкций передачей крановых нагрузок на основание (грунт) —
применением в основном напольного подъемно-транспортного оборудования
многофункционального назначения, используемого для монтажа строительных
конструкций и оборудования, а также для технологического обслуживания
производства. В качестве напольных грузоподъемных транспортных средств
применяются козловые, полукозловые, пневмоколесные, портальные, гусеничные краны серийного производства, внутрицеховые краны башенного типа, мостовые краны на самостоятельных эстакадах с пролетами и зонами перемещения, определенными функциональной необходимостью. Выбор кранов, их характеристик и зон перемещения решается при проектировании технологической части предприятия. Отказ от традиционной схемы передачи крановых
нагрузок на каркасы зданий существенно снижает их материалоемкость. Важно
также, что при модернизации или полной замене технологии основного произ-
47
водства одновременно можно заменить также крановое оборудование без какой-либо реконструкции каркасов зданий.
Второй основной принцип — создание зальных, зально-пролетных и беспролетных планировок производственных зданий (вместо существующих пролетных и сотовых) с крупными редкоопорными цеховыми пространствами,
преимущественно квадратными (многоугольными) в плане, с сетками колонн от
18х18 до 60х60 м и более. Производственные помещения с такими сетками колонн создают оптимальные условия для компоновки технологического оборудования различных производств не только по линейной, но и по замкнутокольцевой, радиальной, роторной и другим схемам. При этом более полно используются производственные площади и сокращается потребность в них на
единицу создаваемых мощностей.
Модульный принцип компоновки производственных зданий дополняется
принципом унификации и типизации строительных конструкций — каркасов,
наружных ограждений зданий, встроенных помещений (для систем инженерного обеспечения и бытового назначения), выполняемых, как правило, в комплектно-блочном варианте. Комплектно-блочные устройства с системами инженерного и бытового обеспечения разрабатываются для модулей параметрического ряда (со стандартными унифицированными параметрами). При блокировке модулей в здания к стандартному набору комплектно-блочных устройств
подбираются дополнительные, соответствующие конкретным условиям создаваемого производства.
В пространственной организации производственных зданий нового поколения используется принцип модульный компоновки, при этом образуются
разновысотные здания различной конфигурации и размеров в плане. Унифицированные строительные и строительно-технологические модули собирают из
типовых быстромонтируемых конструкций, обеспечивая необходимые для данного производства площади и объемы. Небольшие производства могут размещаться в одном модуле, средние и крупные — компонуются из любого числа
модулей, одинаковых или различных по размерам. Строительные модули пред-
48
ставляют собой здания (части здания) со стандартными параметрами энергетических систем. Они могут использоваться для размещения различных производств, создавая производственные здания многоцелевого назначения. Целесообразно иметь параметрические ряды строительных модулей для компоновки
из них зданий, оптимальных для конкретных производств по размерам и конфигурации, что сведет до минимума непроизводительные затраты по строительной части зданий.
Проектирование и строительство производственных зданий на основе новой концепции и ее принципов реально осуществимы уже на данном этапе
научно-технического прогресса, поскольку в них учтены существующий и перспективный уровень развития строительной науки и практики, а также потенциал по производству строительных конструкций и материалов. Реализация
предлагаемой концепции и принципов позволит комплексно решить проблему
сокращения продолжительности и ресурсоемкости строительства производственных зданий, обеспечить интенсификацию промышленного производства,
повысить эффективность капитальных вложений и, самое главное, сделать
промышленное строительство экологически менее опасным.
49
Тема 2. Технические аспекты управления системами жизнеобеспече-
ния объекта архитектуры на территориях
Главным звеном объекта архитектуры - интеллектуального здания является
система управления зданием (Building Management System - BMS). Именно благодаря ей все инженерные системы работают в едином комплексе, осуществляют между собой обмен данными, контролируются, управляются из единой
диспетчерской.
В современном здании устанавливается более 25 разнородных систем жизнеобеспечения, которые отличаются не только назначением и выполняемыми
функциями, но и принципами работы: электрические, механические, транспортные, электронные, гидравлические и т.д. Каждая из этих систем поставляется производителем, как правило, в виде комплекта оборудования, на базе которого можно создать законченное решение с собственной системой контроля
и управления.
Система управления зданием, которую в России называют еще системой
автоматизации и диспетчеризации инженерного оборудования, является ядром
интеллектуального здания. Она представляет собой аппаратно-программный
комплекс, осуществляющий сбор, хранение и анализ данных от различных систем здания, а также управление работой этих систем через сетевые контроллеры (процессоры).
Интеллектуальные сетевые контроллеры, использующие открытые протоколы и стандарты передачи данных LonWork и BACNet, осуществляют кон-
троль и управление работой подведомственных им инженерных систем, а
также обмен данными с другими сетевыми контроллерами системы управления
зданием. На основе собранной информации сетевые контроллеры автономно
посылают управляющие команды на контроллеры инженерных систем в рамках, заложенных в них алгоритмов реакции на события в штатных или нештатных ситуациях.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]