Сила света и культуры
В России наблюдается тенденция увеличения использования светопрозрачных конструкций при строительстве современных объектов культуры и частично — при реставрации исторических. Стекло становится важным элементом визуального пространства здания и его уникальности.
Современные культурные учреждения, такие как театры, музеи и выставочные залы, все чаще проектируются с акцентом на светопрозрачные фасады. Это позволяет не только создать эффект открытости и доступности, но и максимально использовать естественное освещение, что положительно сказывается на восприятии пространства. Стекло в архитектуре новых объектов культуры становится не просто строительным материалом, а важным инструментом для создания уникальной атмосферы и взаимодействия между внутренним пространством и окружающей средой.
Расширяя пространство
По словам архитектора и генерального директора «АМЦ-ПРОЕКТ» Сергея Цыцина, в целом доля стекла в архитектуре зданий увеличивается с середины XIX века. Однако если ориентироваться на нашу культурную идентичность, то, безусловно, основа здания остается в первую очередь в его стенах и архитектурных формах. На многих современных культурных объектах действительно наблюдается рост использования стеклянных и светопрозрачных конструкций. С развитием новейших технологий значительно повысилось качество витражей, стеклопакетов и самого стекла. Это, в свою очередь, открывает новые горизонты для возведения сложных архитектурных проектов.
«Стекло может сыграть решающую роль в создании связи между интерьером и экстерьером здания, расширяя пространство и наполняя его светом. Человек, находясь внутри здания, может наблюдать за окружающим миром, как будто за картиной, где красивые виды раскрываются перед ним через стеклянные стены. Таким образом, правильное использование стекла в архитектуре объектов культуры приносит не только эстетическое удовлетворение, но и функциональные преимущества. Ландшафт прилегающей территории к таким объектам также играет важную роль восприятия здания», — отмечает эксперт.
Есть сложности, добавляет Сергей Цыцин, с усилением доли стекла в проектах реставрации объектов культурного наследия. С одной стороны, это правильно, потому что мы не должны каким-то образом потерять то, что имеем в нашем историческом наследии, и они находятся под защитой государства. С другой стороны, конечно, в разумном виде приспособления объектов под современные нужды требуют определенных решений. И в данном случае стекло — большой помощник. Например, в качестве функциональных переходов между историческими зданиями может быть выполнен какой-то стеклянный вестибюль. Это решение очень освежает восприятие объекта и может выглядеть очень симпатично.
Проекты объектов культуры с обширным остеклением, рассказывает директор департамента продвижения продукта, маркетинга и экспорта АО «РСК» Алена Красюкова, создаются для визуальной открытости, естественного освещения и гармоничной интеграции в городской ландшафт. Стекло здесь выполняет не только эстетическую, но и функциональную роль: улучшает энергоэффективность и безопасность, а также может служить медиаповерхностью для трансляции информации или рекламы. Количество таких объектов растет: музеи, театры и выставочные пространства все чаще проектируются с панорамным остеклением или эксклюзивными решениями со стеклом. Например, в новом здании Третьяковской галереи применена цифровая печать керамическими чернилами, благодаря которой на стекле воссозданы изображения знаменитых картин. Используется триплекс: на первое прозрачное стекло наносится черное изображение, а на второе, более темное, — белое. Другой пример — Музей Мирового океана, где каждый стеклопакет — это уникальная деталь сложной фасадной композиции, требующей высокой точности изготовления и монтажа. Изображение нанесено атмосферостойкими красками, а второе стекло выполнено в виде эмалита с индивидуально подобранным оттенком.
«В реставрации исторических зданий изделия из стекла используются как для создания современных архитектурных элементов — надстроек, атриумов и зенитных фонарей, — так и для повышения энергоэффективности, сохраняя при этом исторический облик. Среди наших проектов — высокоселективные стеклопакеты для «Новой Голландии», обеспечивающие необходимый уровень светопропускания, улучшенные характеристики энергосбережения и придающие объекту современный вид. Общество, как правило, положительно воспринимает такие обновления, если удается соблюсти баланс между историческим наследием и инновациями. В таких проектах используются самые передовые технологии. Основные тренды — динамическое стекло, сенсорные стеклопакеты, экстраформатные стеклопакеты, медиафасады и инновационные решения в цифровой печати», — констатирует Алена Красюкова.
Универсальный материал
Главным драйвером при выборе остекления сегодня становится эстетика — особенно в проектах культурных сооружений, считает Александр Четвериков, коммерческий директор Larta Glass (один из ведущих производителей стекла). Архитекторы все чаще рассматривают стекло не просто как строительный материал, а как выразительный художественный инструмент. Оно формирует визуальные образы, оживляет здание, встраивает его в природную и культурную среды. Яркий пример — новый Театр им. Камала в Казани. Его стеклянный фасад, вдохновленный «ледяными цветами» озера Кабан, не просто отражает воду и небо, но буквально вплетается в ландшафт, создавая ощущение легкости и парения.
«Культурных объектов с высокой долей остекления становится заметно больше. Архитектура стремится к прозрачности — как в прямом, так и в метафорическом смысле. Например, новое здание Третьяковской галереи на Кадашевской набережной выглядит особенно выразительно благодаря стеклянным витражам с изображениями известных полотен. Здесь стекло стало носителем визуального и культурного кода. Растет и число отреставрированных зданий, где стекло помогает переосмыслить историческое наследие. Так, кинотеатр “Целинный” в Алматы получил вторую жизнь — сохраненный дух модернизма дополнен актуальными технологиями. Такие обновления общество воспринимает позитивно, особенно когда в основе — уважение к оригиналу. Важно и то, что культурные объекты — это всегда территория архитектурного творчества. Каждый проект требует индивидуального подхода к остеклению», — подчеркивает Александр Четвериков.
По словам архитектора и креативного директора Генпро Дмитрия Сухова, объекты культуры являются, как правило, не только зданиями со сложным функциональным наполнением, но должны быть узнаваемыми, яркими или акцентными. Стекло в таких объектах становится как частью ограждающей конструкции, так и важной частью концепции и философии проекта. Стекло универсально во многом: оно может пропускать солнечный свет, а может ограничивать, может позволять зрителю наблюдать, а может ограничивать просмотр и физический доступ. Эти особенности открывают почти безграничные возможности использования остекления в архитектуре зданий и сооружений культуры.
Из-за того, что основным заказчиком зданий такого типа, продолжает Дмитрий Сухов, является государство, ясно прочитывается тренд на уникальный внешний вид при сдержанном бюджете. В принципе, для архитекторов такие факторы не являются чем-то новым. Просто создается меньше таких зданий с контекстуальной архитектурой, больше «иконических». «Из технологических ограничений можно выделить те, что связаны прежде всего с противопожарной безопасностью: огнестойкость, противодымная защита. Также необходимо учитывать большой вес стекла, его высокую стоимость. В технологических особенностях, связанных с геометрией стекла, его размерами, химическим составом, сейчас производители шагнули вперед, предоставляя архитекторам и заказчикам возможности для творческой реализации».
Адаптировать замысел
Стоит отметить, что в множестве современных объектов культуры светопрозрачные материалы задействуются в сочетании с различными фасадными конструкциями, также играющими важную роль в восприятии здания. В последнее время, рассказывает коммерческий директор Группы компаний Doksal Артур Туктаров, все чаще и чаще при строительстве и реставрации объектов культуры на смену классическим конструкциям СФТК и лепнине приходят современные высокофункциональные конструкции навесного вентилируемого фасада. Яркими примерами таких архитектурных решений являются новый Театр им. Камала в Казани и музейные и театральные образовательные комплексы в Калининграде и Кемерове.
«Безусловно, к таким конструкциям применяются требования высокой надежности и безопасности. Так как речь идет в первую очередь о металле, важную роль играет коррозионная стойкость. В рамках реализации таких проектов очень важен диалог между архитектором и проектировщиком. Зачастую задумку архитектора приходится адаптировать под нагрузки и воздействия природного и техногенного характера и требования нормативных и законодательных актов, поэтому важно найти компромисс», — отмечает он.
Если говорить об особых требованиях к фасадным системам объектов культуры, продолжает тему еще один производитель вентилируемых навесных фасадов — председатель совета директоров ГК «ДИАТ» Евгений Цыкановский, по сути, они такие же, как и у всех заказчиков, которые по-настоящему заботятся о своих зданиях. Это безопасность, долговечность и максимальный безремонтный срок эксплуатации. Каких-то исключительных нет. Но все требования, которые предъявляются, мы выполняем на всех объектах без исключения: мы не разделяем их на культурные или какие-то другие. «Повторить исторические фасады точь-в-точь современными системами точно нельзя. А вот сделать что-то на тему — да, можно. Тут важно, чтобы архитектор понимал возможности технологий. А мы как раз специализируемся на нестандартных конструкциях — умеем их делать и правильно оформлять».
Эксперт направления продуктовых инноваций компании «Северсталь» Алексей Староверов отмечает, что при строительстве и реставрации объектов культуры используется широкий спектр фасадных конструкций, сочетающих в себе инновационные технологии, эстетическую привлекательность и функциональность. Параметрическая архитектура демонстрирует использование нетрадиционных материалов, таких как титановые панели, для достижения уникального визуального эффекта. «Одним из наиболее заметных трендов является применение атмосферостойкой стали, включая Forcera, разработанной компанией “Северсталь”. Этот материал привлекает архитекторов и строителей благодаря своей способности образовывать патину, которая защищает от коррозии и придает фасадам уникальный “живой вид”. Атмосферная сталь используется для изготовления различных архитектурных элементов, таких как фасадные панели, ламели, другие декоративные детали, в том числе при строительстве культурных объектов», — подчеркивает специалист.
Испытания подтвердили, что ползучесть при сжатии XPS ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON ECO SP не превышает 1,5 %
Специалисты лаборатории строительной физики НИИСФ РААСН провели исследование теплоизоляции XPS ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON ECO SP и выяснили, что ползучесть материала при сжатии не превышает 1,5 %.
«В европейских странах производители строительных материалов обязаны указывать значения данного параметра. В России исследование ползучести на сжатие является добровольным, хотя оно имеет ключевое значение для материалов, которые в течение всего срока эксплуатации находятся под воздействием больших нагрузок. Речь прежде всего о теплоизоляции, применяемой в фундаментах, полах и других конструкциях, соприкасающихся с грунтом», — рассказывает Кирилл Парамонов, руководитель технической службы направления «Полимерная изоляция» ТЕХНОНИКОЛЬ.
В ходе испытаний теплоизоляционные плиты в течение определенного времени подвергаются воздействию нагрузки, после чего эксперты оценивают изменения толщины. Максимальный период исследования составляет 608 суток, почти два года, что при проведении интерполяции (пересчета на более долгий срок) соответствует 50 годам эксплуатации. В России подобные испытания практически не проводят, что связано с высокой стоимостью исследования, их долговременностью и риском получить неподходящие результаты.
«Ползучесть при сжатии экструзионного пенополистирола марки CARBON ECO SP не превышает 1,5%, общее уменьшение толщины не превышает 1,5% после 30-кратной экстраполяции на период 50 лет при заданной нагрузке 120 Па, т.е. декларируемый уровень соответствует СС(1,5/1,5/,50)120 согласно ГОСТ 32310-2020», - комментирует Павел Пастушков, руководитель сектора испытаний теплофизических характеристик строительных материалов НИИСФ РААСН, к.т.н.
XPS ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON ECO SP применяется в качестве теплоизоляционного слоя в конструкциях плитных фундаментов. В этой сфере надежность, прочность и минимальное водопоглощение являются ключевыми показателями для теплоизоляции.
С учетом того, что заменить теплоизоляцию под фундаментной плитой практически невозможно, важно сохранить ее толщину в течение всего срока эксплуатации.
Испытание на ползучесть при сжатии показало, что в условиях нагрузки от здания надежность и долговечность марки XPS ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON ECO SP составляет не менее 50 лет.
Ветровые электростанции
Созданные ветряные электростанции в качестве источника энергии используют силу ветра. В результате обеспечивается выработка дешевой электроэнергии. Применение таких конструкций имеет высокую эффективность, поскольку перемещение воздушных масс идет постоянно, и этот источник энергии является возобновляемым. С течением времени использование ветровых генераторов становится все популярнее, что влечет за собой развитие данного направления. Выражается это в появлении новых разновидностей ветровых агрегатов, используемых в промышленности и для частных нужд.
Основные характеристики и принцип работы
Работа ветряных электростанций характеризуется следующими показателями:
- Мощностью. Это основной параметр ветровой электростанции. Мощность установки зависит от способности генератора вырабатывать электроэнергию при стандартной скорости ветра равной величине 12 м/с.
- Номинальным напряжением. Данная величина, которая также вырабатывается генератором, может изменяться в широких пределах. Она бывает 220 В, 12 В и 24 В.
- Мощности турбины. Данная величина зависит от диаметра турбины,
- Производительностью. Этот параметр позволяет определить количество вырабатываемой ветроустановкой электроэнергии в год.
При выработке электроэнергии важной величиной является диаметр турбины, которая должна выдержать сильные порывы ветра. Ее расчет ведется с учетом особенностей региона, поскольку в каждой местности перемещение воздушных масс обладает разной силой. При этом за базовую величину берется максимальная сила ветра.
Производителями выпускается большое разнообразие ветроустановок. При этом принцип действия у них всех одинаковый. Заключается он в следующем:
- В верхней части установки располагаются лопасти, задача которых состоит в захвате перемещающихся воздушных масс.
- При соприкосновении ветра с лопастями последние приводятся во вращение, которое передается на ротор генератора.
- Как только генератор начинает вращаться, между магнитами статора тут же происходит формирование электромагнитного поля, с последующим появлением в обмотках статора переменного электрического тока. Его создание происходит на основе физического явления электромагнитной индукции.
- На следующем этапе происходит образование постоянного тока путем прохождения его сквозь выпрямитель.
- Затем он снова преобразуется в переменной ток, частота которого составляет 50-60 Гц. Достигается это путем прохождения его через инвертор. Выработанная энергия поступает в электрические сети.
Из-за разного рельефа местности часто ветряные электростанции устанавливаются на высоких мачтах, поскольку близко к земле потоки воздуха не отличаются стабильностью, а также их сила уменьшается. При этом на высоте они дуют равномерно, что обеспечивает оптимальную эксплуатацию установки.
Разновидности по конструкции
Существует несколько видов ветрогенераторов, которые разделяются по конструкции и месторасположению. Каждая из них отличается своей особенностью и применяется с учетом конкретных условий. При этом принцип действия у всех ветряных электростанций одинаковый, основанный на использовании силы ветра.
Горизонтальные
Особенностью данного типа ветрогенераторов является расположение оси вращения в горизонтальном направлении. Это сложные устройства, отличающиеся высокой эффективностью. Такой конструкции ветрогенераторы выпускаются нескольких видов:
- С фиксированным углом наклона лопастей. Такого типа ветровые электрогенераторы можно встретить чаще всего. Их особенностью являются лопасти, расположенных с наиболее эффективным углом наклона, что позволяет их использовать при любой силе и скорости ветра.
- С регулируемым углом наклона лопастей. В таких ветровых установках есть возможность изменять расположение наклона лопастей. Это увеличивает универсальность оборудования и дает возможность подстраиваться под любую ветровую нагрузку.
- Саблевидной формой лопастей. Такие лопасти имеют особую геометрию, специально приспособленную под высокую скорость ветра.
Горизонтальные ветровые электростанции нашли наиболее широкое применение среди других типов оборудования.
Вертикальные
Это ветровые устройства, ось вращения в которых установлена вертикально. В результате у них отсутствует зависимость от направления ветра. Такие изделия имеют упрощенную конструкцию, но обладают меньшей эффективностью. Вертикальные агрегаты выпускаются следующих видов:
- С ротором Савониуса. Геометрия лопастей выполнена в виде синусоиды, что способствует формированию подъемной силой при попадании на них воздушных масс.
- Ветровая электростанция Дарье. В состав конструкции входит ряд лопастей, которые устанавливаются вдоль вертикальной оси. Они также имеют особую изогнутую форму, которая обеспечивает создание подъемной силы.
- Ветрогенераторы Фена. Лопасти устанавливаются на цилиндрической турбине и приводят ее во вращения под воздействием силы ветра.
Вертикальные ветровые электростанции также находят широкое применение в местах, где ветер может часто менять направление.
Роторные и карусельные
В роторных устройствах используются специальные узлы для улавливания ветра с дальнейшим превращением его в энергию. Оборудование имеет усложненную конструкцию, но обладает большой эффективностью. Такие ветрогенераторы могут работать в плохих погодных условиях. При этом их монтаж не вызывает сложности. Рассматривая недостатки, можно выделить небольшую высоту башни, что увеличивает риск разрушения лопастей. Также аппараты издают повышенный шум.
Высокой надежностью обладает и карусельное оборудование, принцип работы которого заключается в следующем:
- Движущийся воздух попадает через патрубок во вращающийся барабан ветрогенератора.
- При вращении барабана за счет центробежной силы вся присутствующая в воздухе пыль отбрасывается к боковым стенкам, а затем попадает в пылесборник. В результате воздух очищается и не загрязняет оборудование
Роторные и карусельные ветровые электростанции относятся к наиболее качественному оборудованию. Оно выполнено в соответствии со всеми технологическими требованиями, а почему необходимо придерживаться разработанных норм, не отклоняясь от стандарта, вы можете узнать здесь.
Типы ветровых электростанций
Важным моментом является место установки ветровых электростанций. В зависимости от этого они разделяются на виды:
- Прибрежные. Устанавливаются на некотором расстоянии от берега моря или океана. Именно в этом месте регулярно дует бриз, способствующий стабильности работы установки. Его присутствие обеспечено разностью температур между морской водой и поверхностью суши. В результате формирование ветра происходит днем и ночью, поскольку перемещение воздушных масс постоянно чередуется с морского побережья в сторону водоема, а затем в обратном направлении.
- Наземные. Установка таких ветровых электростанций ведется на возвышенных участках земли. Желательно, чтобы высота территории превышала 50 м. Очень удобными местами являются холмы. Формирование нужной площадки ведется на протяжении 7-10 дней. Основная сложность заключается в выборе местности, поскольку необходимо обеспечить подъезд строительной техники, а это связано с наличием дорог. Кроме того, длительность процедуры монтажа ветрогенераторов увеличивается за счет необходимости согласования всей документации в различных организациях.
- Шельфовые. Такие ветрогенераторы располагаются в море на расстоянии от берега в районе 60 км. К достоинству установок относится их месторасположение, когда не занимается полезная территория земли. Также они не видны с берега и при работе показывают хорошую эффективность. Их строительство ведется в местах, где присутствует небольшая глубина. Это необходимо для закладки свайного фундамента на глубину 30 м. Также под землей прокладываются подводные кабеля. Строительство шельфовых электростанций обходятся намного дороже, чем их наземные варианты. Для изготовления используются качественные материалы, поскольку в соленой водной среде они быстро покрываются коррозией. При строительстве таких сооружений специально используются самоподъемные корабли.
- Парящие. Особенностью конструкции таких ветровых электростанций является их расположение над землей. С помощью специальной оболочки, наполненной гелием, ветрогенератор поднимается на высоту несколько сотен метров. Внутри агрегатов расположены турбины мощностью до 40 кВт. Оборудование имеет множество преимуществ, но применяется редко из-за сложности его изготовления и монтажа.
- Плавающие. Это ветровые генераторы, выполненные в виде платформы с башней. Устройство опускается под воду на десятки метров, а верхняя часть возвышается над морской гладью. Для стабилизации системы внутри водоема используется специальный балласт, сделанный из гравия или любых камней. Для удержания оборудования на месте применяются якоря.
- Горные. Такое оборудование представляет собой обычные ветровые генераторы, только установленные в горах. Они характеризуются большой эффективностью, поскольку в горной местности всегда присутствуют сильные ветры.
Каждый тип ветрогенератора обладает своими особенностями и применяется в той местности, где от него можно получить максимальную отдачу.
Правила выбора
При выборе ветрогенератора нужно учитывать множество параметров оборудования:
- Мощность. Для этого необходимо рассчитать, какое количество электроэнергии необходимо для обслуживания данной территории. К полученному результату следует обязательно прибавить запас на случай возможных потерь.
- Тип оборудования. Обычно вопрос стоит перед выбором горизонтального или вертикального аппарата. В первом случае производительность агрегата будет выше, но это произойдет только при нужном направлении движения воздушных масс. Вертикальный вариант имеет меньшую эффективность, но занимает небольшое пространство и не зависит от направления ветра.
- Размер ротора. Здесь все зависит от необходимой производительности оборудования. Большого размера ротор значительно эффективнее, но требует наличия значительного пространства. Чтобы сделать правильный выбор, необходимо предварительно провести расчеты.
- Материал лопастей. Такие изделия могут изготавливаться из пластика, стали или алюминия. Металлические лопасти обладают большей прочностью, но и выше по цене. Оптимальным вариантом является пластик. По своим характеристикам он прочный и долговечный.
- Инвертор. Это прибор, в задачу которого входит преобразование переменного тока с целью зарядки аккумуляторов. Устройство может быть в составе ветрогенератора или установлено отдельно.
- Производитель. Здесь нужно выбирать надежного хорошо известного поставщика. При покупке такого дорогостоящего оборудования обязательно следует проверять гарантию и возможность его ремонтирования в сервисных центрах.
- Стоимость оборудование. Это обстоятельство также играет не последнюю роль и во многом зависит от бюджета хозяина.
Кроме перечисленных факторов обязательно нужно заранее определиться с местом установки оборудования. Здесь следует ориентироваться на территорию, насколько стабильно дуют ветры, и меняют ли они свое направление движения. Для этого необходимо выбрать возвышенность, где сила перемещения воздушных масс будет максимальной. В том случае, когда ветры дуют слабо, требуется подбирать соответствующее оборудование с высоким КПД.
Использование силы ветра как альтернативного возобновления источника энергии относится к перспективному направлению. Установленные в ряд ветрогенераторы дают хороший результат, но при изготовлении оборудования следует обращать внимание на качество его производства и ответственность работников. Об этом можно почитать здесь.