Текущий выпуск
№3 2017
Главная|Журнал|Осень 2013|Проектирование по принципу ВЫКЛ.
      

Проектирование по принципу ВЫКЛ.

Шон Орэм, Кармен Сехудо

Архитектурная компания Rice Fergus Miller, выбирая помещение под новый офис, остановилась на заброшенном здании, в котором ранее располагался автоцентр. Проект реконструкции был выполнен так, что включать инженерные системы большую часть года не требуется.

Компания продемонстрировала профессиональному сообществу и клиентам, что при правильном проектировании реконструкция старого здания, стоимость которой ниже, чем стоимость нового строительства, может привести к высоким показателям экономии энергии и ресурсов.


When the Rice Fergus Miller architecture firm was looking for a new office and studio space, they chose to completely renovate an abandoned former Sears Automotive Center. The office was designed to allow systems to be turned off`for most of the year, resulting in a model for clients and the community of how to meet aggressive energy and water savings targets in a major retrofit that costs less than new construction.


 


При реконструкции здания 93 % ограждающих конструкций и перекрытий были отреставрированы и сохранены;
24 % из общего объема новых строительных материалов были произведены с использованием вторичного сырья

 

ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Наименование: офис архитектурной компании Rice Fergus Miller.

Расположение: Бремертон, штат Вашингтон (США).

Владелец: Fifth Street Hilltop Partners, LLC.

Основное назначение: офис.

Количество сотрудников – 45.

Проектное количество рабочих
мест в офисе – 60.

Заполняемость помещений – 70 %.

Общая площадь – 3 345 м2.

Площадь кондиционируемых помещений – 1 755 м2.

Награды и достижения:
  • 2011 – LEED-NC v2009 «Платиновый»;
  • 2013 – первое место в ежегодном конкурсе ASHRAE.

Завершение основных строительных работ: 1948 год.

Работы по реконструкции: 2009–2011 годы.

Объем работ: полная реконструкция под новое назначение – офисное здание.

Общая стоимость реконструкции – 3 780 000 долл. США.
Стоимость квадратного метра –
1 130 долл. США.

В октябре 2008 года архитектурная компания Rice Fergus Miller выкупила здание автоцентра, построенное еще в 1948 году и пустовавшее последние 24 года. До переезда в новый офис все сотрудники компании были рассредоточены в нескольких офисах в деловом квартале Бремертона, в окрестностях Сиэтла, штат Вашингтон.

Помимо желания создать экологически устойчивый офис для своих сотрудников, руководство компании было заинтересовано в оживлении исторического центра города, где и находился заброшенный автоцентр.

Перед началом работ команда проекта утвердила стратегию проектирования, реализация которой позволила сделать здание экологически устойчивым.

Стратегия проектирования включала в себя следующие шесть основных целей:

  • максимальное внедрение технологий пассивного здания;
  • применение строительных материалов от местных производителей и наем местной рабочей силы;
  • максимальное сокращение стоимости строительства;
  • снижение водопотребления;
  • создание оптимальных условий труда для офисного персонала;
  • использование здания в качестве  опытного образца для будущих экологически устойчивых проектов.

Характеристики здания

Отапливаемая площадь реконструируемого здания составляет 1 755 м2. Около 800 м2 занимает неотапливаемая полуподвальная автостоянка. Надземная часть состоит из двух этажей.

Большая высота потолков первого этажа здания позволила сделать мезонин по его периметру. В надстройке располагаются все технические помещения инженерных систем, раздевалки и небольшой офис, который арендует местная инженерная компания. Балки перекрытия второго этажа в центре здания были демонтированы, что позволило создать атриум. Наличие такого пространства в центральной части значительно улучшило естественный воздухообмен в помещении. Помимо этого, благодаря атриуму центральная зона первого этажа хорошо освещается от светоаэрационных фонарей, расположенных в кровле здания. На первом этаже размещены вестибюль, серверная, кабинет IT-персонала и офисное помещение стороннего арендатора. На втором этаже здания располагается офис открытой планировки, рассчитанный на 60 сотрудников.

 

Центральная лестница соединяет первый этаж с мезонином и офисом открытой планировки,
расположенными на втором этаже. Ступени выполнены из демонтированной
в процессе реконструкции древесины

 

 
Конференция бывших сотрудников пожарной службы города (60 человек). Архитектурная
компания Rice Fergus Miller в нерабочее время безвозмездно предоставляет некоммерческим организациям помещения для проведения мероприятий

 


Красные шторы используются как временные перегородки, а также служат для затенения помещения
при работающем проекторе, расположенном справа от них

Энергопотребление

ГОРОДСКАЯ ПРОГРАММА ОЖИВЛЕНИЯ ИСТОРИЧЕСКОГО ЦЕНТРА БРЕМЕРТОНА
Архитектурная компания Rice
Fergus Miller решила поддержать
городскую программу по оживле-
нию исторического центра горо-
да, выкупив заброшенное здание
автоцентра для реконструкции
под новый офис.
Исторический центр города раз-
вивался благодаря военно-
морской базе, расположенной
в Бремертоне. После войны во
Вьетнаме база была перенесена
ближе к в ыходу из залива в м оре,
и постепенно исторический центр
опустел. В 80-х годах район начал
не спеша оживать. Здесь были
построены крупный гипермаркет
и еще ряд зданий. Автоцентр до
реконструкции пустовал 24 года.

Команда проекта стремилась превратить существующую заброшенную бетонную коробку в здание с близким к нулевому балансом энергопотребления. Предварительные расчеты показали, что это возможно, если всю кровлю здания покрыть фотоэлектрическими модулями, а годовое удельное энергопотребление будет в пределах 57 кВт•ч/м2.

Климатические условия

Бремертон расположен на берегу залива Пьюджет-Саунд, который известен своим мягким морским климатом. Максимальная температура в теплый период года составляет всего 27,2 °C, зимой она опускается до –5,5 °C. При возможности организации естественного проветривания в помещении охлаждение в теплый период года практически не требуется.

Как правило, здания в этой климатической зоне начинают отапливать, если температура наружного воздуха опускается ниже 15,5 °C. Исключение – это периоды включения отопления после простоя здания – ранним утром и после выходных и праздников. Уменьшение заданных технологических параметров на системе отопления (запуск системы при температуре 7,2 °C) в сочетании с рекуперацией теплоты из серверной позволяет снизить годовое энергопотребление системой отопления почти в 6 раз.


Небольшую территорию с зелеными насаждениями поливают накопленной в баке дождевой водой


Декоративная деревянная стена на входе в здание выполнена из демонтированных при реконструкции балок перекрытия. На стене расположен стенд, демонстрирующий посетителям историю развития компании

Проектирование пассивных инженерных систем

Офисное здание архитектурной компании Rice Fergus Miller имеет низкие показатели энергопотребления. Архитектурные, конструктивные и технические решения таковы, что бóльшую часть времени системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и электрического освещения не эксплуатируются.

Самый важный элемент такого проекта – ограждающие конструкции. А именно улучшенная теплоизоляция, герметичность здания и малая площадь остекления (всего 16 % от общей площади ограждающих конструкций).

1 – Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха не функционируют в пассивном режиме.
2 – Приточно-вытяжная установка с функцией рекуперации теплоты.
3 – Естественное проветривание при помощи открывающихся окон.
4 – Фотоэлектрические модули мощностью 9,3 кВт•пик.
5 – Крыша покрыта жесткими кровельными плитами, сопротивление теплопередаче составляет 8,79 м2•°С/Вт*.
6 – Второй этаж, офис открытой планировки.
7 – Вентилятор с диаметром лопастей 4 200 мм выполняет роль дестратификатора.
8 – Локальные вентиляторы увеличивают подвижность воздуха и его перемешивание в объеме отдельных помещений.

9 – Стены, сопротивление теплопередаче составляет 5,63м2•°С/Вт.
10 – Системы отопления, вентиляции и кондиционирования не функционируют в пассивном режиме.
11 – Первый этаж, вестибюль и офис.
12 – Вытяжка из санузлов.
13 – Естественное проветривание
при помощи открывающихся окон.
14 – Серверная.
15 – Парковка.
16 – Система сбора дождевой воды.
17 – Цокольное перекрытие,
сопротивление теплопередаче
составляет 7,91 м2•°С/Вт.
18 – Ворота.

* В течение ближайших 15 лет на к рыше п ланируется установить дополнительные фотоэлектрические модули с п иковой мощностью 100 кВт•ч, чтобы к 2030 году снизить до н уля потребление э нергии и з внешних сетей.

Существующие бетонные стены здания защищает 38‑миллиметровый слой напыляемой теплоизоляции, который является гидроизоляцией и теплоизоляцией мостиков холода. Сверху уложен слой теплоизоляции blown in batt system (BIBS) толщиной 140 мм, что позволило получить сопротивление теплопередаче стен на уровне 5,63 м2•°C/Вт. Крыша здания полностью перестроена и покрыта жесткими кровельными плитами, сопротивление теплопередаче составило 8,79 м2•°C/Вт.

Коэффициент теплопроводности стекол равен 0,23 Вт/(м2•°C), а оконной конструкции – SHGC (solar heat gain coefficient) = 0,2 Вт/(м2•°C).

ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ
Крыша:
• Сопротивление теплопередаче – 8,79 м2•°C/Вт.
• Коэффициент отражения солнечного излучения – 79.

Стены:
• Тип: существующие бетонные стены здания покрыты слоем напыляемой теплоизоляции толщиной 38 мм. Сверху уложен слой теплоизоляции blown in batt system (BIBS) толщиной 140 мм.
• Сопротивление теплопередаче – 5,63 м2•°C/Вт.
• Площадь остекления – 16 %.

Фундамент:
• Сопротивление теплопередаче цокольного перекрытия – 7,91 м2•°C/Вт.

Окна:
• Коэффициент теплопроводности:
• стекол – 0,23 Вт/(м2•°C);
• оконной конструкции – SHGC = 0,2 Вт/(м2•°C).
• Коэффициент светопропускания – 0,46.

Местоположение:
• Широта – 47,57°.
• Ориентация – север-юг.

Герметичность строения, теплотехнические характеристики ограждающих конструкций и применение вентиляции с рекуперацией теплоты позволяют исключить необходимость отопления при температуре наружного воздуха выше 7,2 °C (рис. 1).

 

УЧАСТНИКИ ПРОЕКТА
Собственник: Steve Rice, Fifth Street Hilltop Partnership, LLC.

Архитектор: Greg Belding, Rice Fergus Miller Architecture and Planning, PLLC.

Дизайнер: Jeremy Southerland, Rice Fergus Miller Architecture and Planning, PLLC.

Генеральный подрядчик:
Dan Ryan, Tim Ryan Construction.

Проектирование инженерных систем: Shawn Oram, P.E.; Ecotope, Inc.; Nancy Kemna, Gerber Engineering.

Моделирование энергопотребления: Morgan Heater, P.E., Ecotope, Inc.

Конструкторские расчеты: Jim Harris, PCS Structural Solutions.

Общестроительное проектирование: Craig Baldwin, WestSound Engineering.

Проектирование систем освещения: Megan Strawn, Coruscate Lighting Consulting, LLC.

Консультанты по LEED: O’Brien & Company.

Работой системы вентиляции частично управляют офисные сотрудники. Система вентиляции спроектирована для работы при значениях температуры наружного воздуха ниже 13 и выше 24 °C. В интервале от 13 до 24 °C в помещении можно добиться приемлемых показателей микроклимата, используя естественное проветривание.

Система автоматизации и диспетчеризации здания имеет цифровой дисплей, визуально доступный всем сотрудникам и отражающий в удобной для неспециалиста форме информацию об энергопотреблении и работе инженерных систем. Так, например, зеленый цвет индикатора в форме круга означает, что условия наружного воздуха позволяют использовать естественное проветривание, а красный цвет сигнализирует о том, что окна открывать не следует.

По состоянию на май 2013 года здание посетило более 1 500 человек (частично как экскурсанты), и все оценили простоту и удобство использования инженерных систем, которые спроектированы в «пассивной» концепции.

Кондиционирование воздуха

Для кондиционирования помещений (в том числе для отопления в зимний период) в проекте предусмотрена VRF-система с функцией теплового насоса. Выбор в пользу системы с переменным расходом холодоносителя был сделан из-за ее высокой эффективности при различных режимах использования (COP (coefficient of performance – КПД/коэффициент производительности) = 3,7 при –16 °C, COP = 2,0 при 8,3 °C). Функция рекуперации теплоты оказалась слишком дорогой (разница в цене более 15 %), и от нее отказались. К тому же, учитывая общую конфигурацию инженерных систем, она оказалась мало востребована.

Система VRF работает на 23 зоны индивидуального управления микроклиматом. В каждом помещении установлен контроллер, настраиваемый персоналом. При входе здания в пассивный режим система отключается. Согласно компьютерному моделированию, VRF-система работает только 30 % времени эксплуатации здания в году.

 

 
Открывающиеся светоаэрационные фонари гарантируют отличные показатели естественного освещения и в пассивном режиме используются для естественной вентиляции помещений

Гибридная вентиляция

ОБЪЕМ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ
Данные недоступны на момент публикации.

Для поддержания требуемых параметров качества воздуха в здании используется комбинация естественной и механической вентиляции.

Механическая система вентиляции состоит из двух приточно-вытяжных установок с роторными рекуператорами теплоты (расчетная максимальная эффективность рекуперации составляет 76 %).

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Годовое удельное потребление энергии – 67 к Вт•ч/м2.

Электроэнергия (от внешних
сетей) – 62 кВт•ч/м2.

Возобновляемая энергия –
5 кВт•ч/м2.

Годовое потребление первичной энергии – 190 кВт•ч/м2.

Удельная годовая стоимость
потребляемой энергии –
5,7 долл. США/м2.

Чистое годовое удельное потребление энергии – 62 кВт•ч/м2.

Экономия относительно
рекомендаций стандарта
ASHRAE 90.1–2004 – 79 %.

Рейтинг по ENERGY STAR – 99.

«Углеродный след» –
24,31 CO22 в год.

Градусо-сутки отопительного
периода – 2 535 °С•сут.

Градусо-сутки периода охлаждения – 91 °С•сут.

Среднее время эксплуатации
помещений – 2 800 ч в год.

Первая установка обеспечивает базовый уровень качества воздуха, осуществляя приток в офис открытой планировки и удаляя воздух из душевых. Вторая установка предназначена для периодов пиковой нагрузки и включается, если уровень СО2 в помещении превышает 1 050 ppm. Отключение установки происходит только после того, как значение СО2 опускается ниже 850 ppm.

Десятиметровый атриум в центральной части здания увеличивает интенсивность воздухообмена при естественной вентиляции. Вверху атриума расположены светоаэрационные фонари, три из них открываются автоматически при переходе в пассивный режим. Базовый уровень качества воздуха в пассивном режиме полностью обеспечивается за счет естественной вентиляции. Открытие остальных светоаэрационных фонарей и окон в здании контролируют сотрудники офиса. Под потолком атриума расположен вентилятор с диаметром лопастей 4 200 мм. Практически бесшумно работая на низких оборотах, он  выполняет функцию дестратификатора, который перемещает теплый воздух из верхней части помещения вниз и снижает вертикальный градиент температуры в помещении.

Дополнительно в здании расположены 15 вентиляторов меньшего диаметра, контролируемые пользователями. Они увеличивают подвижность воздуха и его перемешивание в объеме отдельных помещений.

Освещение и электрооборудование

Проектная нагрузка на систему общего освещения офиса минимальна, т. к. помещение имеет высокие показатели освещенности за счет дневного света через светоаэрационные фонари в кровле и окна по периметру здания. Для общего освещения используются высокоэффективные люминесцентные лампы Т8, Т5. Настольные светильники оборудованы светодиодными лампами и автоматически отключаются по сигналу от датчика присутствия. Проектная удельная мощность освещения офисных помещений составляет 6,34 Вт/м2. Диммирование позволяет гибко управлять уровнем освещения, благодаря чему фактическая (по результатам эксплуатации) удельная мощность освещения в среднем составляет всего 3,76 Вт/м2.

Удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников офисных помещений составляет 6,45 Вт/м2 (компьютеры, мониторы, сервера, бытовые приборы и прочие потребители).

Атриум площадью 41 м2 и высотой 10 м, расположенный в центральной части здания,
увеличивает интенсивность воздухообмена и позволяет хорошо осветить
помещения первого этажа

При проектировании тщательно рассматривались характеристики энергопотребления всех устройств и оборудования. В частности, для снижения энергопотребления было принято решение отказаться от фильтров тонкой очистки и секции охлаждения в системе подачи воды в питьевые фонтанчики.

Все электрооборудование в здании, включая лифт, соответствует 3‑му классу ENERGY STAR (потребление энергии на 30 % ниже базовых рекомендаций).

При выборе принтеров и плоттеров особое внимание уделялось показателям потребления энергии в режиме ожидания. По окончании работы офисный персонал обесточивает свои рабочие места.

Качество воздуха в помещении

Для обеспечения высокого качества воздуха в помещении в проекте применены:

  • система контроля качества наружного воздуха;
  • система фильтрации приточного воздуха MERV13.

Качество воздуха в помещении отслеживают датчиками CO2 и CO. Согласно проекту, кратность воздухообмена в помещении на 30 % превосходит базовые рекомендации стандарта ASHRAE 62.1–2007.

Здание располагается всего в двух кварталах от побережья залива. При переходе в пассивный режим и открытии светоаэрационных фонарей свежий воздух поступает в помещения и обеспечивает 3–4‑кратный воздухообмен.

ТЕХНОЛОГИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ
Дождевую воду накапливают и используют для смыва в туалетах (покрывает 97 % полной потребности в воде на эти нужды) и д ля полива территорий. В комбинации с санитарно-техническим оборудованием, имеющим малый расход, эти меры позволяют снизить водопотребление на 70 %.

Материалы и отделка. При реконструкции здания 93 % ограждающих конструкций и перекрытий были отреставрированы и сохранены; 24 % из общего объема новых строительных материалов были произведены с использованием вторичного сырья. Для реконструкции пола использовались материалы с нулевым выделением летучих органических соединений. Ступени лестницы, декоративная стена и с толешницы выполнены из демонтированных в процессе реконструкции деревянных балок перекрытия.

Естественное освещение. Светоаэрационные фонари в кровле и окна, расположенные по периметру здания, позволяют в полной мере использовать возможности естественного освещения. Диммирование и применение энергоэффективных ламп обеспечили удельную мощность освещения
офисных помещений на уровне 6,34 Вт/м2.

Цифровой дисплей предоставляет сотрудникам информацию о возможности использования естественной вентиляции. Зеленый цвет индикатора в форме круга означает, что условия наружного воздуха позволяют использовать естественное проветривание, а красный цвет сигнализирует о том, что окна открывать не следует. В офисных помещениях установлены 15 небольших потолочных вентиляторов. Сотрудники могут самостоятельно включать их, чтобы улучшить перемешивание воздуха в объеме помещения.

Снижение «углеродного следа». Низкое энергопотребление системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Мощность фотоэлектрических модулей – 9,3 кВт•пик.

Транспортная доступность. Здание расположено в н епосредственной близости к автобусной остановке. Недалеко находится порт, в который прибывают суда из Сиэтла.

Вторичное использование материалов


Рабочие аккуратно разбирают перекрытие,
чтобы использовать деревянные балки 1948 года
производства в проекте реконструкции

При реконструкции здания автоцентра под офисные помещения команда проекта постаралась максимально применить местные и оставшиеся после демонтажа материалы. Так, при реконструкции кровли здания использовалась только древесина, произведенная на расположенном рядом предприятии, а демонтированные деревянные балки перекрытия пригодились для создания декоративной отделки помещений. Механизм от демонтированного лифта служит в новом проекте для перемещения большого настенного дисплея и временной перегородки в офисе открытой планировки.

Фактическое потребление энергии

Показатели потребления энергии зданием Rice Fergus Miller одни из самых низких в США (рис. 2). Так, за первый год эксплуатации (июнь 2011 года – май 2012 года) годовое удельное потребление энергии составило 74 кВт•ч/м2.

После проведения опроса персонала на предмет удовлетворенности качеством климата в помещении и небольшой перенастройки инженерных систем показатели были улучшены – в период с марта 2012 года по февраль 2013 года энергопотребление составило 67 кВт•ч/м2.

Этот показатель на 77 % ниже среднего значения по коммерческим зданиям в США (295 кВт•ч/м2, согласно исследованию CBECS (Commercial Buildings Energy Consumption Survey) от 2003 года).

Фотоэлектрические модули на крыше здания вырабатывают 9,3 кВт/пик*, снижая чистое годовое удельное потребление электроэнергии (от внешних сетей) до 62 кВт•ч/м2.

 


* кВт•пик – единица измерения пиковой мощности солнечного элемента, модуля, батареи, станции. Согласно п. 5.13 ГОСТ Р 51594–2000,
это максимальная мощность перечисленных устройств при стандартных условиях испытаний.


 

Для более детального сравнения зданий по показателю энергопотребления Институт новых строительных технологий (New Buildings Institute) разработал методику расчета индекса нулевого потребления zEPI (zero energy performance index). Значения индекса варьируются в интервале от 0 до 100, при этом 0 соответствует зданию с абсолютным нулевым энергопотреблением, 100 – среднестатистическому зданию, согласно исследованию CBECS от 2003 года.

Для здания архитектурной компании Rice Fergus Miller индекс zEPI равен 24 (подробнее об индексе см. по ссылке).

Компьютерное моделирование энергопотребления производилось в программном комплексе eQuest (версия 3.63), фотоэлектрических модулей – в программе PVWatts, а естественного освещения – в программе Radiance.

Фактические данные энергопотребления, представленные на рис. 3, немного выше данных моделирования. Это объясняется во многом тем фактом, что в первый год эксплуатации рабочие места офисного персонала (системный блок, монитор и т. п.) не обесточивались на ночь.

Использование дождевой воды

Среднее количество дождей для данного региона – около 50 в год. В проекте предусмотрена система сбора, фильтрации и использования дождевой воды. В подвале здания находится бак на 22 680 л. Дождевую воду применяют для полива прилегающей территории и смыва в туалетах. Наличие оборудования с низким расходом воды на смыв и использование дождевой воды позволяют достичь годовой экономии водопотребления в 226 800 л, что означает снижение водопотребления на 70 % относительно базовых рекомендаций для офисного здания аналогичной площади в данном регионе строительства.

Экономия за счет использования дождевой воды составляет 128 520 л. При этом городские службы требуют установить счетчик и учитывать при оплате счета за отвод сточных вод, сколько дождевой воды было подано на смыв в туалеты и соответственно ушло в канализацию.

Отпуск воды производится по цене 1,4 долл. США за кубометр, прием сточных вод – по цене 2,8 долл США за кубометр. Годовая экономия от использования дождевой воды составляет 180 долл. США. Таким образом, срок окупаемости системы сбора, фильтрации и использования дождевой воды стоимостью 36 000 долл. США составит 200 лет.

Воздействие на окружающую среду

Практика показывает, что большинство девелоперов, принимая решение о дальнейшем использовании участка земли с заброшенным строением, предпочли бы полностью снести старое здание и построить новое.

Реконструкция данного здания позволила вторично использовать часть демонтированных материалов, сохранить частичку истории развития района и значительно сократить выбросы вредных веществ, связанные с производством и транспортировкой строительных материалов.

Эксплуатация и техническое обслуживание


Временная перегородка опускается и поднимается
с помощью механизма от демонтированного лифта


Специальный ручной механизм позволяет открыть 18 окон одним поворотом

Поскольку бóльшую часть времени инженерные системы не функционируют, ожидаемый срок службы оборудования вдвое превышает срок службы аналогичных устройств в среднестатистическом здании.

Единственная регулярная процедура обслуживания – это замена фильтров в системе вентиляции и кондиционирования воздуха. VRF-система требует инспекции раз в несколько лет. Система сбора дождевой воды запроектирована с самоочищающимся фильтром перед резервуаром, сбрасывающим отфильтрованные твердые частицы в ливневую канализацию. Система смыва для туалетов функционирует от резервуара с дождевой водой, но имеет соединение с системой центрального водоснабжения на случай нехватки дождевой воды в резервуаре или возникновения неполадок.

Экономический эффект

Показатели проекта:

  • стоимость полной реконструкции – 1 130 долл. США за 1 м2;
  • стоимость земли и заброшенного здания – 322 долл. США на 1 м2 площади реконструированного здания.

При сносе и строительстве нового здания стоимость была бы гораздо выше. Отдельно стоит учесть и увеличение вредных выбросов при производстве новых строительных материалов.

Стратегия проектирования инженерных систем (низкая теплопроводность ограждающих конструкций, герметичность здания, использование рекуперации теплоты вытяжного воздуха, низкий уровень освещения) позволила значительно снизить капитальные затраты на устройство систем в сравнении с вариантом нового строительства на данном участке.

Дополнительные инвестиции в инженерные системы, направленные на снижение энергопотребления, составили всего 80 000 долл. США. При этом в сравнении со среднестатистическим офисным зданием в Сиэтле экономия на энергопотреблении за год оказалась на уровне 50 000 долл. США. Таким образом, инвестиции в энергоэффективность окупились уже через 16 месяцев.

Если говорить о фотоэлектрических модулях с мощностью в 9,3 кВт/пик,
покрывающих 8 % энергозатрат здания, то срок их окупаемости составит 8 лет с момента запуска в эксплуатацию. Это время рассчитано с учетом полученных грантов и субсидий.
Архитектурная компания Rice Fergus Miller планирует установить дополнительные фотоэлектрические модули с мощностью 100 кВт/пик в течение ближайших 15 лет.

ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Не бойтесь предлагать инновационные идеи. Это здание с тало первым проектом в Бремертоне, использующим дождевую воду для смыва в туалетах и полива территорий. В с вязи с этим экспертиза потребовала детальное обоснование всех расчетов и о бязала собственника у читывать расход дождевой воды на смыв, чтобы правильно рассчитать платежи за отвод с точных вод.

Оценивайте не только срок окупаемости, но и и миджевый эффект. Согласно расчету, срок окупаемости системы сбора, фильтрации и и спользования дождевой воды составляет 200 лет. Но собственник здания отдавал себе отчет в э том. Ему важно было показать посетителям и клиентам, что часть водопотребления может быть покрыта за счет использования технической воды из возобновляемых источников.

Отказ от солнечного коллектора из-за большого срока окупаемости. После проведения расчетов команда проекта приняла решение отказаться от изначально запланированного применения жидкостного солнечного коллектора. Расчетный срок окупаемости для данного проекта составил 50 лет.

Контроль параметров микроклимата в помещении. При разработке системы автоматизации инженерных систем здания отдельную сложность представляла необходимость учитывать температуру внутреннего и наружного воздуха для принятия правильного решения о переходе системы из активного состояния в пассивное и наоборот.

Исключение одновременной работы систем отопления и охлаждения в разных частях здания. Для избегания подобного сценария проводилось подробное компьютерное моделирование микроклимата в помещениях, и, как результат, в проекте были использованы дестратификатор в атриуме центральной части здания и локальные потолочные вентиляторы в помещениях.

Необходимо учитывать возможности локальных игроков рынка строительства. Заказчику реконструкции удалось найти местную генподрядную организацию, желающую получить опыт строительства экологически устойчивого здания и готовую обеспечить высокий уровень строительной документации для получения сертификата в системе LEED.

Обучение офисного персонала может улучшить показатели энергопотребления. Отображение информации об энергопотреблении на цифровых дисплеях подвигло офисный персонал обесточивать на ночь рабочие места и переключать принтеры в спящий режим. По оценке инженеров, это позволит сократить годовое удельное потребление энергии с 67 д о 60 кВт•ч/м2.

Влияние проекта на заказчиков и профессиональное сообщество. Результаты реконструкции старого здания наглядно показали к лиентам архитектурной компании Rice Fergus Miller и потенциальным девелоперам заброшенных территорий эффект от внедрения инновационных решений в сфере энергетической эффективности.

Инновации

Одна из основных идей концепции проектирования данного здания – это создание объекта, который будет функционировать и как офис, и как постоянно действующая «лаборатория» энергоэффективности для студентов инженерных факультетов Олимпийского колледжа, расположенного в Бремертоне.

Офисные сотрудники могут самостоятельно контролировать открытие окон, работу потолочных вентиляторов, регулировать температуру в помещении с помощью комнатных термостатов и устанавливать параметры перехода инженерных систем в пассивный режим.

Интерактивные дисплеи в каждом помещении отображают информацию об уровне СО2 и текущем уровне энергопотребления. Благодаря им сотрудники смогли оценить, например, влияние обесточивания рабочего места после рабочего дня. Экономия энергопотребления составила около 15 %, и сотрудники офиса приняли решение в обязательном порядке отключать компьютеры и прочее оборудование на ночь.

Аналогичная ситуация с установкой параметров перехода инженерных систем в пассивный режим. Путем экспериментов удалось выявить режим, при котором достигалось реальное снижение энергопотребления. Сотрудники офиса изменили параметры таким образом, что система механической вентиляции запускается только при температуре наружного воздуха 26,6 °C и выше. Первоначально система включалась при 23,8 °C и выше.

На стадии проектирования системы вентиляции и кондиционирования воздуха команда проекта использовала компьютерное моделирование, чтобы проверить, будут ли одновременно работать системы отопления и охлаждения в разных помещениях здания. Исключение такого сценария позволяет упростить систему и снизить энергопотребление. Были предприняты следующие шаги:

  • интервал допустимых значений температуры в помещении был расширен и составил 20,0–25,5 °C;
  • помещения с высокой плотностью размещения персонала на 1 м2 были оснащены открывающимися окнами, дестратификатором под потолком атриума и локальными потолочными вентиляторами.

Согласно данным моделирования, в этих условиях уровень теплового комфорта во всех помещениях соответствует требованиям стандарта ASHRAE 55–2007.

Решение было опробовано на практике. Во время церемонии торжественного открытия, когда в здании находилось около 200 человек, включение системы вентиляции и кондиционирования воздуха не потребовалось. Открытые окна и потолочные вентиляторы обеспечили достаточный уровень теплового комфорта и качества воздуха в помещениях.


Часть новой мебели изготовлена из деревянных балок перекрытия, демонтированных при реконструкции

Выводы

ОБ АВТОРАХ

Шон Орэм – член ASHRAE, LEED AP, инженер-механик в компании Ecotop, Сиэтл (США).
Кармен Сехудо – член ASHRAE, LEED AP BD+C, инженер по ОВК в жилой и коммерческой недвижимости компании Ecotop, Сиэтл (США).


© ASHRAE. Перепечатано и переведено с разрешения журнала High Performing Buildings (лето, 2013). Ознакомиться с этой и другими статьями на английском языке вы можете на сайте www.hpbmagazine.org.

Здание архитектурной компании Rice Fergus Miller имеет отличные показатели экологической устойчивости и низкий уровень энергопотребления.

Значительное отличие данного здания от прочих подобных в том, что команде проекта удалось достичь и во многом превзойти планируемые показатели энергоэффективности без значительного увеличения бюджета реконструкции.

Концепция пассивных инженерных систем предусматривает запуск отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха только тогда, когда они действительно необходимы. В случае со зданием архитектурной компании использование пассивных принципов позволило извлечь максимальную пользу из месторасположения здания и климатических условий региона строительства. Расположение здания в районе с малоэтажной застройкой позволяет минимизировать применение указанных систем, а также снизить потребление электроэнергии на искусственное освещение.

 

Перевод с английского и техническое редактирование выполнены Владимиром Устиновым.

 

 

 


ЭнергосбережениеТеплохолодоснабжениеМикроклиматxqw