ФОРМИРОВАНИЕ УСТОЙЧИВОЙ АРХИТЕКТУРНОЙ СРЕДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФОТОБИОРЕАКТОРОВ В УСЛОВИЯХ ЮГА ПРИМОРСКОГО КРАЯ
|
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1. Архитектура, интегрирующая микроводоросли, как один из видов регенеративного проектирования 9
1.1 Современное состояние и тенденции развития устойчивой архитектурной
среды с использованием фотобиореакторов 10
1.2 Эволюционный анализ фотобиореакторов 10
1.3 Классификация фотобиореакторов, используемых в архитектурной среде
11
1.3.1 Трубчатый фотобиореактор 12
1.3.2 Плоскопанельный фотобиореактор 13
1.3.3 Пузырьковый колончатый (барботажный) 13
1.3.4 Спиралевидный фотобиореактор 14
1.3.5 Алмазовидный фотобиореактор 14
1.3.6 Пленочный фотобиореактор 15
1.3.7 OriginOil 15
1.4 Условия, необходимые для продуктивной работы фотобиореакторов в архитектурной среде 16
1.4.1 Освещенность 16
1.4.2 Температура 18
1.4.3 Газообмен 18
1.4.4 Вода 18
1.4.5 Стрессовые условия 19
Выводы по Главе 1 20
Глава 2. Анализ зарубежного опыта формирования и реализации зданий и городских пространств с использованием фотобиореакторов 23
2.1 Анализ инженерных систем зданий с фотобиореакторами 23
2.1.1 Фасадная система на основе фотобиореактора «GrowEnergy» 23
2.1.2 Фасадная система на основе фотобиореактора «Solar Leaf» 26
2.1.3 Интегрированная фасадная система на основе фотобиореактора
трубчатого типа 30
2.2 Особенности архитектурных решений зданий и городских пространств, использующих фотобиореакторы 31
2.2.1 Здание BIQ House, Гамбург, Германия 31
2.2.2 Проект здания AlgaeHouse 33
2.2.3 Теневой навес Urban Algae Folly / Urban Algae Canopy 35
2.2.4 Проект реновации здания Marina City, Chicago 36
Выводы по Главе 2 38
Глава 3. Формирование устойчивой архитектурной среды с использованием фотобиореакторов (на примере полуострова Шкота) 40
3.1 Современное состояние и предпосылки реновации архитектурной среды
на полуострове Шкота 40
3.1.1 Исторический анализ территории п-ва Шкота 41
3.2 Концепция реновации архитектурной среды полуострова Шкота 45
3.3 Реконструкция растительного покрова п-ва Шкота 46
3.4 Проектное предложение по формированию устойчивой архитектурной
среды на полуострове Шкота 48
Выводы по Главе 3 53
ПРИЛОЖЕНИЯ
Глава 1. Архитектура, интегрирующая микроводоросли, как один из видов регенеративного проектирования 9
1.1 Современное состояние и тенденции развития устойчивой архитектурной
среды с использованием фотобиореакторов 10
1.2 Эволюционный анализ фотобиореакторов 10
1.3 Классификация фотобиореакторов, используемых в архитектурной среде
11
1.3.1 Трубчатый фотобиореактор 12
1.3.2 Плоскопанельный фотобиореактор 13
1.3.3 Пузырьковый колончатый (барботажный) 13
1.3.4 Спиралевидный фотобиореактор 14
1.3.5 Алмазовидный фотобиореактор 14
1.3.6 Пленочный фотобиореактор 15
1.3.7 OriginOil 15
1.4 Условия, необходимые для продуктивной работы фотобиореакторов в архитектурной среде 16
1.4.1 Освещенность 16
1.4.2 Температура 18
1.4.3 Газообмен 18
1.4.4 Вода 18
1.4.5 Стрессовые условия 19
Выводы по Главе 1 20
Глава 2. Анализ зарубежного опыта формирования и реализации зданий и городских пространств с использованием фотобиореакторов 23
2.1 Анализ инженерных систем зданий с фотобиореакторами 23
2.1.1 Фасадная система на основе фотобиореактора «GrowEnergy» 23
2.1.2 Фасадная система на основе фотобиореактора «Solar Leaf» 26
2.1.3 Интегрированная фасадная система на основе фотобиореактора
трубчатого типа 30
2.2 Особенности архитектурных решений зданий и городских пространств, использующих фотобиореакторы 31
2.2.1 Здание BIQ House, Гамбург, Германия 31
2.2.2 Проект здания AlgaeHouse 33
2.2.3 Теневой навес Urban Algae Folly / Urban Algae Canopy 35
2.2.4 Проект реновации здания Marina City, Chicago 36
Выводы по Главе 2 38
Глава 3. Формирование устойчивой архитектурной среды с использованием фотобиореакторов (на примере полуострова Шкота) 40
3.1 Современное состояние и предпосылки реновации архитектурной среды
на полуострове Шкота 40
3.1.1 Исторический анализ территории п-ва Шкота 41
3.2 Концепция реновации архитектурной среды полуострова Шкота 45
3.3 Реконструкция растительного покрова п-ва Шкота 46
3.4 Проектное предложение по формированию устойчивой архитектурной
среды на полуострове Шкота 48
Выводы по Главе 3 53
ПРИЛОЖЕНИЯ
Человек тесно связан с окружающей средой происхождением, материальными и духовными потребностями. Масштабы и формы этих связей неуклонно росли от локального использования отдельных природных ресурсов до практически полного вовлечения ресурсного потенциала планеты в жизнеобеспечение современного промышленно развитого общества. Человек, развивая производство, переделывает природу, приспосабливает ее к своим потребностям, и чем выше уровень развития производства, чем совершеннее техника и технология, тем больше степень использования сил природы и загрязнения окружающей среды.
На данный момент человечество столкнулось с несколькими глобальными проблемами, такими как истощение топливных ресурсов, загрязнение окружающей среды, парниковый эффект как следствие индустриализации, интенсивное аграрное освоение природных территорий, и, при этом, растущая нехватка продовольствия. Решать эти проблемы нужно начинать уже сейчас.
По мнению ученых, в значительной части решить эти проблемы помогут технологии воспроизводства микроводорослей, а их интеграция в высокоплотную урбанизированную среду поможет не только восстановить нарушенный экологический баланс, но и позволит минимизировать антропогенное влияние на сохранившиеся природные территории.
Рассматривая опыт проектирования архитектурной среды с фотобиореакторами, в первую очередь необходимо выделить следующих авторов и рассмотреть их исследования.
EcoLogic Studio затронула в своих исследованиях тему интеграции фотобиореакторов во внутреннее пространство зданий. Также они занимались внедрением «городских ферм» с микроводорослями в урбанизированную среду.
Splitterwerk Architects исследовали здания с интегрированными в
фасад фотобиоректороми. Ими был представлен проект здания и инженерно¬техническое решение фасада.
Chezare Griffa занимался исследованием и проектированием полномасштабного прототипа фасада, содержащего в себе микроводоросли.
Ермаченко Павел Андреевич развивает новый подход к созданию энергонезависимых систем жизнеобеспечения, интегрированные в архитектурные оболочки зданий методами генеративного проектирования.
Рассматривая инженерные аспекты проблемы, в перечисленных исследованиях практически не затрагивались вопросы взаимодействия архитектурной среды и интегрируемых в городские пространства технологий «algaetecture» под влиянием природно-климатических факторов того или иного региона. Исследование проблемы применительно к условиям юга Приморья позволит выявить принципы и предложить практические приемы формирования экологически устойчивой урбанизированной среды г. Владивостока и прилегающих территорий.
Цель исследования. Сформулировать принципы формирования архитектуры с учетом использования фотобиореакторов применительно к условиям юга Приморского края и на основе этого разработать экспериментальное проектное предложение по формированию устойчивой городской среды.
Задачи:
- проанализировать теоретические данные об эксплуатации фотобиореакторов и выявить характерные особенности;
- проанализировать современный опыт использования фотобиореакторов в архитектурной среде и выявить характерные особенности;
- сформулировать принципы проектирования архитектурной среды, включающей в себя фотобиореакторы, основанные на анализе условий юга Приморского края;
- с учетом сформулированных принципов разработать проектное
6 предложение по формированию устойчивой городской среды на примере жилого комплекса.
Объект исследования. Архитектурная среда, включающая в себя фотобиореакторы.
Предмет исследования. Особенности (инженерные, биологические, технические, экологические), раскрывающие специфику формирования архитектурной среды со встроенными фотобиореакторами.
Границы исследования. Архитектурная среда в условиях юга Приморского края.
Методологические принципы и методы исследования. Анализ, классификация и систематизация аналогов. Теоретическое моделирование. Экспериментальное проектирование.
Научная новизна заключается в применении рассматриваемой технологии в условиях юга Приморского края и выявление принципов формирования архитектурной среды с использованием фотобиореакторов с учетом этих условий.
Практическая ценность. Возможность применения результатов научно-исследовательской работы в реальном проектировании.
На защиту выносятся:
- Гипотеза об исходном природном силуэте ландшафта города и определение высотности модуля застройки на полуострове Шкота;
- Принципы формирования устойчивой архитектурной среды с использованием фотобиореакторов;
- Экспериментальный проект жилого комплекса на полуострове Шкота в городе Владивостоке.
Краткое содержание по главам. Текстовая часть работы состоит из введения, трех глав и заключения.
В первой главе рассматривается современное состояние и тенденции развития устойчивой архитектурной среды с использованием фотобиореакторов. Приводится общая классификация фотобиореакторов, 7
используемых в архитектурной среде. Дается описание условий, необходимых для продуктивной работы.
Во второй главе проводится анализ инженерных систем зданий с фотобиореакторами, рассматриваются особенности архитектурных решений зданий и городских пространств с фотобиореакторами. На основании проведённого анализа формулируются принципы формирования устойчивой архитектурной среды с использованием фотобиореакторов.
В третьей главе проводится анализ истории формирования и современного состояния архитектурной среды полуострова Шкота, г. Владивостока, как примера типичной городской территории для юга Приморья. Формулируется альтернативная концепция устойчивого развития архитектурной среды с использованием фотобиореакторов в условиях региона. На основе реконструкции растительного покрова полуострова Шкота и разработанных принципов формирования устойчивой архитектурной среды предлагается экспериментальное проектное решение жилого комплекса на полуострове Шкота.
На данный момент человечество столкнулось с несколькими глобальными проблемами, такими как истощение топливных ресурсов, загрязнение окружающей среды, парниковый эффект как следствие индустриализации, интенсивное аграрное освоение природных территорий, и, при этом, растущая нехватка продовольствия. Решать эти проблемы нужно начинать уже сейчас.
По мнению ученых, в значительной части решить эти проблемы помогут технологии воспроизводства микроводорослей, а их интеграция в высокоплотную урбанизированную среду поможет не только восстановить нарушенный экологический баланс, но и позволит минимизировать антропогенное влияние на сохранившиеся природные территории.
Рассматривая опыт проектирования архитектурной среды с фотобиореакторами, в первую очередь необходимо выделить следующих авторов и рассмотреть их исследования.
EcoLogic Studio затронула в своих исследованиях тему интеграции фотобиореакторов во внутреннее пространство зданий. Также они занимались внедрением «городских ферм» с микроводорослями в урбанизированную среду.
Splitterwerk Architects исследовали здания с интегрированными в
фасад фотобиоректороми. Ими был представлен проект здания и инженерно¬техническое решение фасада.
Chezare Griffa занимался исследованием и проектированием полномасштабного прототипа фасада, содержащего в себе микроводоросли.
Ермаченко Павел Андреевич развивает новый подход к созданию энергонезависимых систем жизнеобеспечения, интегрированные в архитектурные оболочки зданий методами генеративного проектирования.
Рассматривая инженерные аспекты проблемы, в перечисленных исследованиях практически не затрагивались вопросы взаимодействия архитектурной среды и интегрируемых в городские пространства технологий «algaetecture» под влиянием природно-климатических факторов того или иного региона. Исследование проблемы применительно к условиям юга Приморья позволит выявить принципы и предложить практические приемы формирования экологически устойчивой урбанизированной среды г. Владивостока и прилегающих территорий.
Цель исследования. Сформулировать принципы формирования архитектуры с учетом использования фотобиореакторов применительно к условиям юга Приморского края и на основе этого разработать экспериментальное проектное предложение по формированию устойчивой городской среды.
Задачи:
- проанализировать теоретические данные об эксплуатации фотобиореакторов и выявить характерные особенности;
- проанализировать современный опыт использования фотобиореакторов в архитектурной среде и выявить характерные особенности;
- сформулировать принципы проектирования архитектурной среды, включающей в себя фотобиореакторы, основанные на анализе условий юга Приморского края;
- с учетом сформулированных принципов разработать проектное
6 предложение по формированию устойчивой городской среды на примере жилого комплекса.
Объект исследования. Архитектурная среда, включающая в себя фотобиореакторы.
Предмет исследования. Особенности (инженерные, биологические, технические, экологические), раскрывающие специфику формирования архитектурной среды со встроенными фотобиореакторами.
Границы исследования. Архитектурная среда в условиях юга Приморского края.
Методологические принципы и методы исследования. Анализ, классификация и систематизация аналогов. Теоретическое моделирование. Экспериментальное проектирование.
Научная новизна заключается в применении рассматриваемой технологии в условиях юга Приморского края и выявление принципов формирования архитектурной среды с использованием фотобиореакторов с учетом этих условий.
Практическая ценность. Возможность применения результатов научно-исследовательской работы в реальном проектировании.
На защиту выносятся:
- Гипотеза об исходном природном силуэте ландшафта города и определение высотности модуля застройки на полуострове Шкота;
- Принципы формирования устойчивой архитектурной среды с использованием фотобиореакторов;
- Экспериментальный проект жилого комплекса на полуострове Шкота в городе Владивостоке.
Краткое содержание по главам. Текстовая часть работы состоит из введения, трех глав и заключения.
В первой главе рассматривается современное состояние и тенденции развития устойчивой архитектурной среды с использованием фотобиореакторов. Приводится общая классификация фотобиореакторов, 7
используемых в архитектурной среде. Дается описание условий, необходимых для продуктивной работы.
Во второй главе проводится анализ инженерных систем зданий с фотобиореакторами, рассматриваются особенности архитектурных решений зданий и городских пространств с фотобиореакторами. На основании проведённого анализа формулируются принципы формирования устойчивой архитектурной среды с использованием фотобиореакторов.
В третьей главе проводится анализ истории формирования и современного состояния архитектурной среды полуострова Шкота, г. Владивостока, как примера типичной городской территории для юга Приморья. Формулируется альтернативная концепция устойчивого развития архитектурной среды с использованием фотобиореакторов в условиях региона. На основе реконструкции растительного покрова полуострова Шкота и разработанных принципов формирования устойчивой архитектурной среды предлагается экспериментальное проектное решение жилого комплекса на полуострове Шкота.
1. Проведен сбор и анализ информации по тематике «algaetecture». Пока в отечественной науке в области архитектурного проектирования нет эквивалентного термина. Данное направление еще недостаточно изучено, но может стать актуальным в применении в проектировании устойчивой городско среды приморских городов.
2. Определены факторы, являющиеся необходимыми для создания комфортных условий произрастания микроводорослей. Установлено, что необходимыми являются верная ориентация по сторонам света, температура, окружающие условия, загрязнение окружающей среды. Наиболее показательными климатическими характеристиками для юга Приморского края являются:
- повышенная инсоляция южных наклонных поверхностей в осенне-зимний период;
- высокая амплитуда колебаний температуры в дневное и ночное время;
Данные климатические характеристики условно можно применить к ориентации объектов по сторонам света. Моделирование формы объекта предусматривает влияние на формирование конструктивных особенностей и расположение фотобиореакторов.
3. Проведено исследование предпосылок и современного зарубежного опыта экологической реновации архитектурной среды с использованием фотобиореакторов.
4. Рассмотрены особенности применения фотобиореакторов в
архитектурной среде в региональных условиях.
5. Рассмотрены основные аспекты взаимного влияния:
- систем фотобиореакторов на микроклимат зданий;
- адаптации формы здания к размещаемым в нем фотобиореакторам.
6. Сформулированы принципы формирования устойчивой архитектурной среды с использованием фотобиореакторов в условиях юга Приморского края:
- Принцип многослойной оболочки;
- Принцип корреляции территории участка и оболочки здания;
- Принцип отзывчивости оболочки;
- Принцип климатической обусловленности.
- Принцип функциональной взаимосвязи;
- Принцип адаптивной формы;
- Принцип комбинирования оболочек.
- Принцип перфорированной оболочки;
- Принцип непрерывности среды.
7. Исследовано положение об исходном природном силуэте городского ландшафта, который определяется видами произраставших древесных пород. Реконструирован первоначальный силуэт полуострова Шкота. Предложены пространственные характеристики рекомендуемого модуля застройки.
8. Предложена модель формирования устойчивой архитектурной среды с использованием фотобиореакторов в условиях юга Приморского края,
9. Разработано проектное предложение реновации жилой среды с использованием фотобиореакторов на примере полуострова Шкота, г. Владивосток.
2. Определены факторы, являющиеся необходимыми для создания комфортных условий произрастания микроводорослей. Установлено, что необходимыми являются верная ориентация по сторонам света, температура, окружающие условия, загрязнение окружающей среды. Наиболее показательными климатическими характеристиками для юга Приморского края являются:
- повышенная инсоляция южных наклонных поверхностей в осенне-зимний период;
- высокая амплитуда колебаний температуры в дневное и ночное время;
Данные климатические характеристики условно можно применить к ориентации объектов по сторонам света. Моделирование формы объекта предусматривает влияние на формирование конструктивных особенностей и расположение фотобиореакторов.
3. Проведено исследование предпосылок и современного зарубежного опыта экологической реновации архитектурной среды с использованием фотобиореакторов.
4. Рассмотрены особенности применения фотобиореакторов в
архитектурной среде в региональных условиях.
5. Рассмотрены основные аспекты взаимного влияния:
- систем фотобиореакторов на микроклимат зданий;
- адаптации формы здания к размещаемым в нем фотобиореакторам.
6. Сформулированы принципы формирования устойчивой архитектурной среды с использованием фотобиореакторов в условиях юга Приморского края:
- Принцип многослойной оболочки;
- Принцип корреляции территории участка и оболочки здания;
- Принцип отзывчивости оболочки;
- Принцип климатической обусловленности.
- Принцип функциональной взаимосвязи;
- Принцип адаптивной формы;
- Принцип комбинирования оболочек.
- Принцип перфорированной оболочки;
- Принцип непрерывности среды.
7. Исследовано положение об исходном природном силуэте городского ландшафта, который определяется видами произраставших древесных пород. Реконструирован первоначальный силуэт полуострова Шкота. Предложены пространственные характеристики рекомендуемого модуля застройки.
8. Предложена модель формирования устойчивой архитектурной среды с использованием фотобиореакторов в условиях юга Приморского края,
9. Разработано проектное предложение реновации жилой среды с использованием фотобиореакторов на примере полуострова Шкота, г. Владивосток.