Отделочные материалы для гелиоэнергоактивных зданий и городских территорий

      Архитектурной экологической наукой определено количество и качество пространства, воздуха, света и тепла, необходимые человеку для полноценной жизни и основной задачей архитектуры и строительства является обеспечение человека всем вышеперечисленным в полной мере.
Современными экологическими нормами развития строительного комплекса являются:
       -использование безотходных промышленных, строительных и эксплуатационных технологий, не оказывающих вредного воздействия на организм человека и окружающую среду и внедрение экологически чистых материалов;
      -снижение объемов потребления природных не возобновляемых энергетических ресурсов;
     -увеличение объемов использования энергии альтернативных возобновляемых источников – солнца, ветра, грунта, биомассы, приливов и отливов и т.д.;
      -повышение психофизиологического комфорта жизнедеятельности людей.

    Оценка экономической эффективности строительства по сметной стоимости объектов и срокам окупаемости капиталовложений утратила свою состоятельность. Сегодня решающее значение приобретают энергоэффективное новое строительство и реконструкция существующего фонда недвижимости с оценкой эксплуатационных затрат на основе энергетической эффективности зданий, которые можно разделить на энергоэкономичные и энергоактивные. Энергоэкономичные здания являются замкнутые системами, не использующими энергию природной среды, с экономией энергии за счет снижения энергопотребления и энергопотерь за счет улучшения изоляционных свойств, совершенствования систем инженерного обеспечения и применения рациональных архитектурных решений. Энергоактивные здания экономят энергию как за счет мероприятий, аналогичных проводимым в энергоэкономичных зданиях, так и при дополнительном использовании альтернативных возобновляемых природных источников энергии.

      Вся наша жизнь неразрывно связана с солнечной энергией. Невосполняемые энергетические ресурсы природных горючих ископаемых на Земле составляют в среднем 11 трлн.т, а восполняемые ресурсы солнечной энергии 9х102 трлн.т условного топлива, т.е. почти в 100 раз больше. На долю Земли приходится всего лишь 1/2000000000 (одна двухмиллиардная) часть энергии Солнца. Однако в течение нескольких десятков суток солнечные лучи приносят на Землю такое же количество энергии, которое содержится во всех природных запасах топлива.
В настоящее время использование солнечной энергии выражается в весьма небольших объемах производства солнечных энергетических установок,
Сегодняшний уровень развития гелиоэнергоактивного подхода предполагает использование гелиоприемников для получения электроэнергии; гелиоколлекторов для получение тепла; зеркальных гелиостатов и концентраторов; термических емкостей нагреваемых солнцем; естественных аккумуляторов - массивных конструкций зданий, каменных и водонаполненных стен и перекрытий, внутренних и наружных водоемов. Однако становится все более очевидной необходимость перехода к более интенсивному использованию энергии Солнца.

       Важнейшим критерием для установления градостроительных норм, с учетом психоэмоционального и биологического воздействия инсоляции - суммарного солнечного облучения поверхностей и пространств, служит обеспечение доступа солнечного света в городские пространства и интерьеры зданий.
Одной из наиболее важных черт и целей современной архитектуры становится проектирование и строительство гелиоэнергоактивных зданий с эффективным использованием солнечной энергии и частичной или полной заменой других видов энергии.
Экологический подход к проектированию гелиоэнергоактивных зданий заключается в организации такой материально-пространственной среды, которая обеспечивает естественное протекание энергетических процессов и выполнение конструкциями и пространствами зданий и объектами окружающей среды роли гелиоэнергетических установок.
На основе этого подхода творческим коллективом специалистов в лице Андронова Д.Ю и Власова В.А. разработаны и промышленно освоены новые гелиоэнергоактивные отделочные материалы с высоким (регулируемым) отражением естественного и искусственного света - фасадные и интерьерные водно-дисперсионные матовые цветные краски, бесцветные лаки и окрашенные цветные фракционированные пески и щебень с коэффициентами отражения до 0,95.
Для справки, коэффициент отражения посеребренного зеркала равен 0,85, алюминиевой фольги - 0,8, традиционных красок: белых › 0,6, светлых 0,6-0,45, средней светлоты 0,45-0,3, темных 0,3-0,15. Использование гелиоэнергоактивных материалов отражающих ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение позволит создать оптимальную световую среду при отделке территорий внутриквартальных пространств, фасадов и интерьеров зданий и должно привести к пересмотру критериев оценки и нормирования инсоляции в архитектуре.

      Критерием оценки естественного освещения служит суммарный коэффициент естественной освещенности КЕО, определяющийся следующими составляющими: прямым светом неба; боковом освещении отражением света фасадами противостоящих зданий и землей; отражением света от поверхностей внутри помещений. Предлагаемый подход повышения естественной освещенности предполагает окраску фасадов, стен и потолков белой или цветными красками в помещениях и посыпку цветными гидрофобными фракционированными песками и щебнем с высоким коэффициентом отражения территории застройки – дорожек и площадок. Применение цветных посыпок значительно расширит возможности светоцветового решения при проектировании городских пространств. Гидрофобные свойства не только существенно увеличивают долговечность материалов, но и предотвращают загрязнение поверхностей и сохраняют отражательные свойства в процессе эксплуатации.

       По условиям солнечного облучения по СНиП принята недопустимой ориентация зданий на север, неблагоприятной – на северо-запад, допустимой – на северо-восток и юго-запад и благоприятной – на юг и юго-восток. Отделанные новыми материалами площади застройки и фасады зданий будут отражать интенсивное солнечное излучение на фасады и в интерьеры противостоящих зданий, имеющих недопустимую или неблагоприятную ориентацию или недопустимую плотность застройки. В интерьерах, стены и потолки которых будут отделаны отражательными материалами, станет намного светлее и комфортнее за счет многократного отражения солнечного света от их поверхностей.

      При нынешнем состоянии атмосферы больших городов и крупных промышленных районов потери биологически эффективной ультрафиолетовой облученности достигают 80%, что сопровождается резким снижением благотворного действия на человека эритемной и бактерицидной радиации солнца и неба. Применение новых материалов позволит повысить на 50-80% уровень общеоздоровительной и санирующей ультрафиолетовой облученности объемов застройки и помещений.

     Повышение уровня освещенности помещений за счет применения отражательных материалов увеличит продолжительность инсоляции - временной интервал видимости солнечного света за счет повышения пороговых значений уровня освещенности, обеспечит необходимый психоэмоциональный минимум видимости солнечного света для установления связи человека с внешней средой и позволит сократить потребление электроэнергии на искусственное освещение.

      Применение новых материалов позволит увеличить плотность застройки и экономию городских территорий за счет уменьшения расстояния между зданиями с обеспечением нормативных показателей жилого фонда. Станет возможным проведение более рационального нормирования инсоляции застройки и более широкое применение домов меридионального типа с широким корпусом. Это позволит увеличить суммарный годовой приток солнечного света и повысить плотность застройки с экономией городских территорий на 8-10%, снижением стоимости жилой площади на 3,5-4% и эксплуатационных затрат на 9-17%.

       Престижным, но дискомфортным местом для проживания является центр Москвы с преобладанием исторически сложившейся плотной капитальной застройки. Для жилых комнат и кухонь даже допускается по согласованию с СЭС отступление от санитарных норм или значение КЕО (0,5%) нормируется в середине помещения. Допускается также отклонение расчетного значения КЕО от нормы на 10%. Использование новых материалов при реконструкции жилой застройки или при размещении нового строительства в сложных градостроительных условиях (исторически ценная городская среда, застройка со сложной дорогостоящей подготовкой территории) окраска фасадов и помещений и отделка поверхности земли песками и щебнем значительно повысит эффективность естественного освещения, повысит санитарно-гигиенические параметры и снизит энергозатраты на искусственное освещение.

       Материалы с высокими отражательными свойствами перспективно использовать также в искусственном освещении городских объектов для повышения светоцветовых и композиционных характеристик светопространств, создания световых архитектурных ансамблей, а также экономии электроэнергии затрачиваемой на освещение.

      В настоящее время в проводится разработка новых перспективных материалов с высокими отражательными свойствами. Материалы для инсоляции - гидрофобные пропитки для вибролитой и вибропрессованной тротуарной и фасадной плиты, бетонных, магнезиальных и ангидритных полов; пигментные пасты для полимерных эпоксидных, полиуретановых и акрилатных наливных полов; паркетные лаки; покрытия для гелиоэнергетичеких установок. Материалы для защиты от перегрева солнечной радиацией в жаркий период суток и года - краски и лаки для кровель, бассейнов, магистральных нефте- и газопроводов, нефтяных хранилищ, транспортных сухопутных и морских контейнеров, строительных бытовок, кузовов автомобильных и железнодорожных рефрижераторов и цистерн, жестких и мягких тентов различного назначения.

      Пользуясь случаем, выражаем искреннюю признательность зав.лабораторией естественного освещения НИИ Строительной физики к.т.н. Земцову В.А., ведущему научному сотруднику д.т.н. Гагарину В.Г. и зав.лабораторией искусственного освещения Моспроекта 3 – профессору МАрхИ Щепеткову Н.И. за проявленный интерес к работе.