1. Положення про проект
2. Мозковий штурм
3. обсяг водоспоживання
4. подвійні фасади
5. «Легкі» будівлі
6. тепловий комфорт
7. природне освітлення
8. Система автоматизації та диспетчеризації будівлі
9. Практичний досвід
10. Введення в експлуатацію
11. Подвійний фасад в умовах холодного клімату
12. етап оптимізації
13. Турбота про співробітніків
14. Містобудування та життя в мікрорайоні
15. Висновок
16. про авторів

підкорення клімату Брюс Кувабара, Томас Ауер, Том Акерстрім, Глен Клим та ін.
Енергоефективне офісна будівля Корпорації Manitoba Hydro використовує енергію сонця і вітру.

Архітектура є наочне відображення цивілізації. Архітектори повинні створювати будівлі, які роблять світ кращим, а не збіднюють його. Будівля, здатне самостійно мислити і дихати, не тільки виконує свою функцію для суспільства, а й є його активним членом.

Брюс Кувабара

Корпорація Manitoba Hydro (єдина енергетична компанія в канадській провінції Манітоба) почала в 2002 році будівництво нового енергоефективного будинку для своєї штаб-квартири. Проектна група вирішила скористатися особливостями різко континентального клімату міста Вінніпега (провінція Манітоба) і використовувати енергію сонця і вітру, частка яких в тепловому балансі будівель може досягати значних величин.

П про проекту передбачалося побудувати будинок, яке займало б цілий квартал (64 100 м 2) і сприяло відродженню центральній частині міста. Енергоспоживання будівлі повинно було бути на 60% нижче необхідного за Державним енергетичного кодексу Канади з будівництва будівель (MNECB). При цьому основним завданням будівництва було створення здорової і сприятливою робочої обстановки для майже 2000 співробітників компанії.

ЗАГАЛЬНА ІНФОРМАЦІЯ

Найменування: Manitoba Hydro Place.
Розташування: Вінніпег (Канада).
Власник: компанія Manitoba Hydro.
Основне призначення: штаб-квартира компанії.
Типи приміщень: офісні, переговорні, конференц-зали.
Кількість працівників - 2 000.
Загальна площа - 76 500 м2.
Площа приміщень, що кондиціонують - 64 590 м2.

нагороди:

• 2009 - Рада з висотних будівель і міського середовища проживання: «Краще висотна будівля (Північна і Південна Америка)».
• 2010 - Вісті ArchDaily: «Краще офісна будівля».
• 2010 - Королівський архітектурний інститут Канади: нагорода за містобудування.
• 2010 - Американський інститут архітекторів: нагорода Комітету з питань довкілля (COTE).
• 2010 - нагорода інженерів Канади.

Загальна вартість - 283 млн канадських дол.
Вартість квадратного фута - 400 канадських дол.
Завершення основних будівельник- них робіт: осінь 2009 року.

Спочатку кліматичні особливості сприймалися як перешкода для зниження енергоспоживання. Протягом року перепади температур сягають 70 ° C, від -35 ° C взимку до +35 ° C влітку. Разом з тим у Вінніпезі річна інтенсивність сонячної радіації більше, ніж в більшості великих канадських міст, і переважають сильні південні вітри. В результаті було знайдено рішення, що дозволяють, використовуючи особливості клімату, знизити енергоспоживання і створити комфортну обстановку на робочих місцях.

Положення про проект

Компанія Manitoba Hydro здійснювала розробку проекту, проектування і здачу об'єкта з дотриманням формального комплексного проектування будівель - правил проектування, прийнятих в Канаді. Перший етап - розробка положення про проект, в якому роз'яснюються його мети. Перед прийняттям важливих рішень всі учасники проекту повинні звірятися з цим документом. У положенні про проект Manitoba Hydro було сформульовано шість основних цілей:

1. Створити сприятливе робоче середовище для персоналу компанії Manitoba Hydro.
2. Розробити енергоефективний проект; енергоспоживання повинно бути на 60% нижче необхідного за кодексом MNECB.
3. Розробити проект, який отримав би «Золотий» сертифікат системи «Керівництво з енергетичного і екологічного проектування» (LEED).
4. Створити унікальний архітектурний об'єкт, в якому приміщення різного призначення не були б відокремлені, а представляли собою єдину функціональну середу.
5. Містобудування: домогтися високого ступеня інтеграції в міське середовище і відродити центральну частину міста.
6. Розробити рентабельний проект будівлі, який би володів істотними перевагами з точки зору комфорту, експлуатації та обслуговування.

Мозковий штурм

Мозковий штурм при розробці проекту - важливий етап комплексного проектування, що сприяє знаходженню оптимальних рішень. Спочатку було розроблено 15 варіантів макета будівлі, і три з них були відібрані для докладного вивчення і аналізу, а також оцінки впливу зовнішнього клімату, природного освітлення та екологічних факторів за допомогою обчислювальної гідродинаміки, аеродинаміки і математичного моделювання енергоспоживання будівлі.

Розроблений в результаті проект відповідав всім нормативним вимогам і дозволяв втілити інноваційні рішення. Наприклад, при виборі архітектурної форми і орієнтації будівлі вежа була розгорнута таким чином, щоб багаторівневі атріуми виходили на південь, що дозволило використовувати теплоенергетичне вплив сонячної радіації взимку і енергію вітру.

Вежа грає роль пасивного сонячного колектора. Виходять на схід і захід офісні простори мають розширення в південну сторону. Вони відокремлені від зимових садів, які сприяють уловлювання сонячної енергії. Простору об'єднуються в північному торці вежі, що знижує вплив орієнтації на північ і скорочує тепловтрати.

ЕНЕРГЕТИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Річне питоме енергоспоживання (на об'єкті) - 92,3 кВт · год / м2.

Питома витрата природного газу - 21,4 кВт · год / м2.

Електроенергія - 70,9 кВт · год / м2.

Річна первинна енергія - 259,2 кВт · год / м2.

Річний показник ефективності енергетичних витрат (ECI) - 5,38 канадських дол. / М2.

Зменшення енергоспоживання відповідно до вимог кодексу MNECB - 60%.

Зменшення енергоспоживання відповідно до вимог стандарту ASHRAE 90.1-2007 «Проектування будівель» - близько 52%.

Градусо-добу опалювального періоду - 10 260 ° С · добу (при 18,3 ° С).

Градусо-добу періоду охолодження - 326 ° С · добу (при 18,3 ° С).

обсяг водоспоживання

Річне водоспоживання - 10 070 000 л.

подвійні фасади

У будівлі застосовується суцільне скління. Скління меншої площі не дозволив би забезпечити максимальне природне освітлення і красивий вид - важливі властивості приміщення, що сприяють створенню сприятливої ​​атмосфери.

Дивно, але в умовах різко континентального клімату в Вінніпезі скляна вежа виявилася вкрай вдалим рішенням. При дуже низьких температурах зазвичай стоїть ясна погода, і будівля отримує достатньо сонячної енергії. Зниження потреби в опаленні викликано в першу чергу конструкцією подвійного фасаду.

Подвійний фасад - найяскравіший приклад відповідального екологічного підходу, і він сприяє енергетичної ефективності всієї будівлі Manitoba Hydro Place. Подвійні фасади з західної, східної і південної (в якій розташований зимовий сад) сторін будівлі дозволяють підтримувати чудову освітленість і хороший огляд, а також забезпечити високу енергетичну ефективність.

Східний і західний фасади функціонують в трьох основних режимах.

Взимку фасад герметично закритий і грає роль сонячного колектора. Без використання активного опалення температура в просторі між фасадами досягає 20 ° C, навіть якщо температура повітря на вулиці нижче -25 ° C. Це істотно знижує втрати тепла через оболонку будівлі.

Влітку вікна зовнішнього фасаду (з подвійним склінням) відкриваються. Циркуляція повітря в просторі подвійного фасаду забезпечується і за рахунок впливу вітру і конвективних повітряних потоків. Автоматизовані сонцезахисні навіси, вбудовані в ніші подвійного фасаду, захищають від прямого сонячного випромінювання. Таким чином фасад сприяє зниженню теплового навантаження.

У перехідний період зовнішній фасад відкривається автоматично в залежності від температури, вологості, швидкості повітря та освітленості всередині приміщення і на вулиці. Внутрішні вікна співробітники відкривають самостійно. Це яскравий приклад відповідального екологічного підходу, впроваджуваного в будівлі Manitoba Hydro Place.

«Легкі» будівлі

Три багаторівневих зимових саду на шести поверхах є великі некондіціоніруемих обсяги. Подібне рішення не характерно для традиційних герметично ізольованих офісних будівель Північної Америки. Сади - «легкі» будівлі. Щодня протягом усього року вони забезпечують 100% свіжого повітря.

Взимку фенкойли подають в зимовий сад повітря з вулиці, нагрітий до 5 ° C. Подвійний фасад, орієнтований на південь (площею понад 400 м 2), дозволяє догріває приміщення до комфортної температури за рахунок сонячної радіації.

Зволоження повітря забезпечує штучний водоспад висотою 24 м, виготовлений з майларовим ниток. Вони збільшують робочу поверхню випаровування і підвищують вологість повітря. Для більш інтенсивного зволоження вода нагрівається до 32 ° C.

Влітку фенкойли зимового саду відключаються, і припливне повітря надходить в будівлю через регульовані повітрозабірники. Автоматично керовані жалюзі дозволяють контролювати теплопоступления від сонячної енергії. Для осушення повітря температура води опускається до 10 ° C. Протягом всього року припливне повітря розподіляється по всьому об'єму будівлі за рахунок природної циркуляції, а потім відводиться через повітрозабірники в фальшпідлозі на кожному з шести поверхів із зимовим садом.

Для ефективного і раціонального розподілу приточного повітря використовується принцип витісняє вентиляції. Припливне повітря спрямовується з південної частини будівлі в північну через простір в фальшпідлозі уздовж офісних приміщень. Це повітря (температура якого трохи нижче температури приміщень) надходить в офіси з вентиляційних отворів, розташованих на рівні підлоги. В результаті гравітаційного напору і підігріву повітря в сонячному колекторі (так звана сонячна витяжка) видаляється повітря надходить в північну частину будівлі. Влітку і в перехідний період через «сонячну витяжку» повітря видаляється без застосування механічних пристроїв. У зимову пору року видаляється повітря використовується для вентиляції парковки. При цьому використовується рекуперація тепла повітря, що видаляється.

тепловий комфорт

Опалення та охолодження приміщень здійснюються здебільшого за допомогою панельно-променистих систем. У бетонних конструкціях замонолічена понад 290 000 м полімерних труб. Для підтримки комфортних умов температура в приміщеннях варіюється в межах 20-23 ° C. Крім цього, захолажіваніе або нагрів масивного монолітного будівлі скорочує перепади температури в робочі години і дозволяє відключати системи опалення та охолодження ввечері й у вихідні дні.

Елементи пасивних систем поєднуються з ефективною системою теплопостачання, в яку входять тепловий насос, що використовує теплоту грунту, рекуператор тепла повітря, що видаляється, а також конденсаційні котли. Це дозволяє знизити річне енергоспоживання до 28 кВт • ч / м 2. Зазначена цифра істотно нижче, ніж стандартна річна теплове навантаження в 250 кВт • год / м2 для Вінніпега, для якого число градусо-діб опалювального періоду зазвичай перевищує 10 000 (при 18, 3 ° C).

природне освітлення

Вузькі приміщення (11,5 м в ширину) з висотою стель 3 м і відкритим плануванням дозволили забезпечити природне освітлення практично у всіх зонах присутності людей. Елементи подвійного фасаду направляють сонячне світло під потрібним кутом, а спеціальне скло забезпечує прекрасний огляд. Для доповнення природного освітлення в приміщенні встановлені освітлювальні прилади високої продуктивності, що включаються по вбудованому датчику освітленості.

Для зон загального користування передбачено програмований індивідуальне освітлення, яке регулюється датчиками денного світла. На поточний момент споживання електроенергії освітлювальними приладами на 44% нижче, ніж вказано у вимогах кодексу MNECB.

Система автоматизації та диспетчеризації будівлі

Система автоматизації та диспетчеризації будівлі використовує дані про зовнішніх кліматичних параметрах (температури, сонячної радіації, швидкості і напряму вітру, інтенсивності опадів) для оптимізації роботи інженерних систем з метою підвищення комфорту і енергоефективності.

На об'єкті розташовані дві метеостанції, які збирають кліматичні дані і використовують їх для обчислення оптимальних режимів роботи інженерного обладнання (вікон, що відкриваються, кута сонцезахисних пристроїв, температури теплоносія в панельно-променистих системах і т. Д.).

Інженерні процеси безперервно оптимізуються для забезпечення комфорту і економії енергії. Наприклад, коли було відзначено, що в центрі міста протягом доби спостерігаються сильні перепади температури, для будівлі розробили програму нічного провітрювання.

Система автоматизації та диспетчеризації використовується в тому числі для перевірки та оптимізації розрахункового енергоспоживання, а також для докладного аналізу режимів роботи інженерних систем в будівлі. Кілька сотень датчиків забезпечують моніторинг висвітлення, електричних навантажень, температури води, режимів роботи насосів і вентиляторів і інших параметрів (всього понад 25000 пристроїв).

Практичний досвід

Звукоізоляція офісних приміщень

Будівля Manitoba Hydro Place демонструє, що енергоефективність може поєднуватися з комфортним мікрокліматом в приміщенні. Наприклад, фасад з подвійним склінням, з одного боку, є важливою складовою енергетичної концепції будівлі, з іншого - забезпечує природне освітлення, дає можливість милуватися видом міста і самостійно регулювати природну вентиляцію.

Акустика в приміщеннях зі скляними фасадами великої площі і відкритими бетонними стелями відрізняється від звичної, характерною для традиційних офісів з підвісними стелями. У зв'язку з цим виникло питання про конфіденційність розмов. Проблему вирішили в такий спосіб.

Під фальшполом була передбачена звукоїзолірующая система, яка довела свою ефективність: білий шум, що генерується пристроєм, схожим на шум від системи кондиціонування і тим самим створює певний фон для розмов співробітників. Крім цього на кожному поверсі були виділені звукоізольовані переговорні. В цілому персонал успішно адаптувався до роботи в менш галасливій обстановці.

Введення в експлуатацію

При введенні в експлуатацію будівлі, функціонування інженерних систем якого пов'язано з погодними умовами, виникли незвичайні проблеми. Адже системи будівлі по-різному працюють в залежності від пори року. У зв'язку з цим деякі будівельні процедури в будівлі могли проходити перевірку лише раз на рік, в досить короткий часовий проміжок.

Для введення всієї системи в експлуатацію потрібен був цілий рік.

Найскладнішою для введення виявилася система освітлення. З'ясувалося, що витончена і функціонально продумана система, покликана бути енергоекономічних, єдина з усіх інженерних систем не надавала в режимі реального часу інформацію про свою роботу. Ці дані використовуються для усунення проблем і оптимізації робочих процесів.

Розробники припускають, що наступні покоління інтегрованих систем освітлення будуть включати в себе систему зворотного відгуку від датчиків освітленості, вбудованих в кожен елемент конструкції, надавати в реальному часі дані по енергоспоживанню і ін.

Подвійний фасад в умовах холодного клімату

Будівля Manitoba Hydro Place стало одним з перших прикладів великомасштабного впровадження подвійного фасаду в умовах холодного клімату. У Північній Америці до цієї технології відносяться з великою часткою скептицизму. До початку будівництва подвійний фасад для Manitoba Hydro Place ретельно вивчався з використанням обчислювальної гідродинаміки; було створено кілька макетів і безліч математичних моделей енергоспоживання. Даний аналіз дозволив довести ряд унікальних відмінних рис фасаду. І в першу чергу одинарне скління з внутрішньої сторони, яке дозволило реалізувати ряд інших ідей. Була розроблена спеціальна конструкція для захисту від обмерзання стекол в зимовий час. Для захисту від теплового впливу сонячної радіації в літній період на одинарне внутрішнє скло було нанесено спеціальне покриття.

етап оптимізації

Компанія Manitoba Hydro безперервно вивчає і оптимізує роботу Manitoba Hydro Place. З початку будівництва і до завершення здачі в експлуатацію параметри систем регулярно оновлювалися. Серед найбільш значущих відхилень від початкового проекту можна назвати наступні:

• Регулювання вологості зовнішнього Повітря в системе природної вентиляції только при необхідності.
• Модіфікацію геотермальних насосів для регулювання швидкості в залежності від температури в зворотньому трубопроводі (а не за показаннями тиску).
• Оптімізацію зонування при вікорістанні панельно-променистих систем в залежності від надходження Сонячної радіації з північної та Південної сторон Будівлі.
• ! Застосування нізькотемпературного нагріву води насосом, что Використовують теплоту грунту, натомість вісокотемпературної системи з конденсаційнімі котлами в перехідній период.

Турбота про співробітніків

Першочергова мета будівництва Manitoba Hydro Place - створення сприятливого робочого середовища для співробітників. Можливість індивідуального управління і природне освітлення були важливими факторами для забезпечення комфорту.

Всі співробітники Manitoba Hydro Place можуть милуватися видом з вікна і працювати в умовах природного освітлення протягом 80% стандартного робочого дня. Персонал може регулювати положення зовнішніх сонцезахисних пристроїв, освітленість робочих місць, а також відкривати вікна.

Не можна забувати і про дуже високій якості повітря в приміщенні. На кожному поверсі в декількох точках встановлені датчики вмісту вуглекислого газу, і його зміст в робочі години зазвичай лише на 200-300 ‰ вище, ніж в повітрі на вулиці.

Крім цього, в компанії заохочується використання екологічно безпечних видів транспорту. Тут передбачені підземні парковки для велосипедів, а також можливість прийняти душ. Влітку 10% співробітників добирається на роботу на велосипеді, і відсоток велосипедистів зростає.

Будівля зручно розташоване поблизу великого транспортного вузла, і понад 60% співробітників добирається на роботу громадським транспортом.

Комфортна, приваблива і сприятлива для здоров'я робоча обстановка в кінцевому підсумку підвищує вмотивованість і продуктивність роботи співробітників, вселяє в них гордість за своє місто.

Містобудування та життя в мікрорайоні

Архітектурна форма, орієнтація і розміри будівлі враховують енергетичний потенціал різко континентального клімату Вінніпега. Одночасно з цим унікальна будівля стало новою міською громадською зоною. «Сонячна витяжка» розташована над головним входом в будівлю (з північного боку), а навіси з південного боку захищають від поривів вітру. Південний вхід в будівлю розташований під кутом 21 ° до фасаду, і перед ним розбитий парк. Всередині будівлі знаходиться відкрита для вільного доступу галерея, яка служить одночасно і закритою пішохідною вулицею, що проходить через весь квартал, і місцем проведення різних заходів.

Висновок

Всі цілі, поставлені спочатку, були успішно досягнуті. Будівництво будівлі сприяло розвитку центральної частини Вінніпега, задало нові стандарти екологічності офісів подібного масштабу (цей проект був визнаний найбільшим офісною будівлею в Канаді в категорії LEED «Платиновий») і дозволило знизити енергоспоживання більше ніж на 60%. В кінцевому підсумку найголовнішим досягненням стало створення високоякісного внутрішнього простору.

про авторів

Брюс Кувабара - партнер, Джон Петерсон і КАЕЛ Опі - молодші співробітники, Аманда Себріс - директор по маркетингу компанії KPMB Architects (м Торонто, Канада), Томас Ауер - директор компанії Transsolar (м Штутгарт, Німеччина), Глен Клим - молодший співробітник компанії Smith Carter Architects and Engineers (м Вінніпег, Канада), Том Акерстрім-керуючий господарськими об'єктами в компанії Manitoba Hydro. Під час будівництва був консультантом з питань енергетики та екології на проекті Manitoba Hydro Place
Марк Паулс - керуючий енергетичними системами в будівлі Manitoba Hydro Place. Під час будівництва був учасником міжнародної групи по введенню будівлі в експлуатацію.

© ASHRAE. Передруковано і переведено з дозволу журналу High Performing Buildings (осінь, 2011). Ознайомитися з цією та іншими статтями англійською мовою ви можете на сайті www.hpbmagazine.org .

, природне освітлення , природна вентиляція , подвійний фасад