ИННОВАЦИОННАЯ ШКОЛА. СОВРЕМЕННЫЙ ПОДХОД К ФОРМИРОВАНИЮ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ЗДАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрена одна из ключевых особенностей инновационной школы, представлен анализ принципов работы энергосберегающих технологий в школах XXI века на примере зарубежного и отечественного опыта строительства. В качестве результата исследования выступят основные инженерные системы и энергосберегающие технологии, нашедшие применение в образовательном заведении. Областью применения данного исследования является проектирование энергоэффективной инновационной школы. А именно - энергоэффективность зданий школьного типа за счет рационального архитектурного-планировочного решения, использования возобновляемых источников энергии, градостроительных, конструктивных и инженерных принципов формирования архитектуры зданий.

Ключевые слова: энергоэффективность, энергосберегающие технологии, инновационная школа.

В современном мире все большее внимание уделяется проектированию энергосберегающих и энергоэффективных зданий. Потому как здания XX века обладают недостаточной инсоляцией, энергозатратны и, как следствие, экономически невыгодны, несмотря на достаточно компактное строение в плане.  Тенденции двигают нас в направлении школ с просторными коридорами, повышенным уровнем комфорта классов, оптимальным температурным и влажностным режимом и при этом, полностью автономных. Инновационная школа полностью соответствует данным требованиям, так как ее главная особенность заключается в нулевом потреблении энергии.

Новый взгляд на конструктивные и технологические характеристики школы вызван возросшим потреблением энергии и загрязнения атмосферы коммунальными отходами. Также это связано с проблемой ограниченности энергоресурсов, из которой вытекает необходимость в их разумном потреблении и распределении. Но благодаря инновационным технологиям появилась возможность минимизировать негативное влияние «жизнедеятельности» школ окружающую среду.

При планировании и разработке программ по улучшению энергоэффективности существующих школьных зданий существует несколько характеристик, которые необходимо учитывать.

Качество воздуха в помещении, хорошая вентиляция - меры, которые улучшают состояние учащегося.

Тепловой, визуальный и акустический комфорт - меры по повышению энергоэффективности, улучшающие тепловой, визуальный и акустический комфорт здания школы. Они могут значительно повысить успеваемость учащихся. Экспериментально было выявлено, что дневное освещение в школах, наряду с другими характеристиками, повышает способность студентов к обучению в более короткие периоды времени.

Охрана и безопасность. Энергосберегающая конструкция может повышение безопасности в школьных зданиях. Например, использование стеклянных перегородок между классами и коридоры могут увеличить проникновение дневного света и возможность наблюдения.

Обеспечение того, чтобы эти конкретные аспекты эффективности школьного строительства были включены в энергоэффективность планирования, вляются приоритетными для многих инновационных школ. Кроме того, многие проекты по энергоэффективности имеют существенные преимущества. Например, использование естественного дневного освещения, снижает потребление энергии и увеличивает визуальный комфорт для учащихся и сотрудников, оказывая положительное влияние на процесс обучения.

Также, говоря об энергоэффективности, нельзя упомянуть «зеленое строительство», для которого характерны:

1.  Возобновляемые источники энергии.
2.  Комбинированная теплоэнергетика (ТЭЦ).
3.  Устойчивый дизайн сайта, который минимизирует нагрузку на местный ландшафт.
4.  Эффективность и качество воды.
5.  Зеленые материалы и ресурсы, которые сводят к минимуму потребление и отходы.
6.  Качество окружающей среды в помещении.
7.  Зеленые здания могут обеспечить несколько дополнительных экологических преимуществ, в том числе:
8.  Снижение выбросов парниковых газов.
9.  Снижение строительного мусора / сноса.
10.  Защита экосистем.
11.  Сохранение природных ресурсов.

Примером такой школы является школа Кэтлин Гримм. Архитекторы из SOM возвели абсолютно «зелёную» начальную школу. По лидерству и устойчивости в Sandy Ground она является первой чистой школой нулевой энергии в Нью-Йорке и является одним из первых в своем роде во всем мире. Ультрасовременное здание собирает столько же энергии из возобновляемых источников на месте, сколько он использует на ежегодной основе.

Двухэтажная школа является первой "лабораторией устойчивости" управления по строительству школ Нью-Йорка. Здание потребляет на 50% меньше энергии, чем обычная школа в Нью-Йорке. В графике приставлена информация, основанная на предварительном анализе в ходе эксплуатации. Для сравнения мы выбрали обычную общеобразовательную школу и энергоэффективную школу, устроенную по всем принципам комфорта и экономии потребления. (рис.1) Конструктивные особенности школы включают в себя фотоэлектрические решетки, охватывающие как крышу, так и южный фасад, геообменную систему отопления и охлаждения, вентиляторы для рекуперации энергии и вентиляции с контролем спроса, а также солнечную тепловую систему для горячей воды. Горизонтальные глубоко посаженные канцелярские и смотровые окна на южных фасадах школы затеняют стекло от солнечного прилива тепла. На Восточном, Западном и Северном фасадах сборные бетонные панели rainscreen образуют очень плотное ограждение, чтобы помочь свести к минимуму проникновение воздуха“, - пояснил SOM.

Рисунок 1. Сравнительные анализ энергозатрат, потребляемых общеобразовательной и энергоэффективной школы

В качестве примера в опыте отечественного строительства рассмотрим проект энергоэффективного комплекса начальной школы и детского сада инновационного центра Сколково (г. Москва).

Важная деталь школы – свет, точнее, обилие дневного света. Архитектурное решение расположения верхней кромки оконмаксимально близко к потолку создало необходимое оличество света и солнечного тепла. Площадь остекления составляет 40 % площади стены для южной, восточной и западной ориентации, а на северной стене доля стекла повышается до 55 % площади. (рис. 3, 4). Зенитные фонари пропускают свет глубоко в помещение и снабжают равномерным дневным освещением помещения там, где поблизости нет окон. Решением проблемы теплопотерь стало использование энергоэффективных стеклопакетов со стеклом с низким значением коэффициента теплопотерь [4].

Рисунок 3. Схема инсоляции комплекса начальной школы и детского сада инновационного центра Сколково

Рисунок 4. Схема расположения окон инновационного центра Сколково

1 – зона ФОК; 2 – учебные помещения;3 – зона культуры и искусства; 4 – коридоры; 5 – групповые детского сада;6 – помещения детского сада; 7 – технические и складские помещения

Здание Сколково, отведённое под начальную школу и детский сад является одним из современных проектов энергоэффективного строительства. Его объёмного планировочное и архитектурное решение выстроено по основным принципам энергоэффективности. Комфортный климат школы обеспечивают стеклопакеты.

Таким образом, строительство инновационных школ просто необходимо. Так как они энергоэффективны, экономически выгодны, положительно влияют на успеваемость учеников, делают здание независимым от городских систем и не усугубляют экологическую проблему.

Список литературы:

1. Зелёная школа Нью-Йорка [Электронный ресурс] – URL:  https://green-city.su/zelyonaya-shkola-nyu-jorka/.
2. Мировой и ответственный опыт проектирования строительства энергоэффективных зданий. [Электронный ресурс] – URL:  https://ecoteco.ru/id565/
3. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 27 декабря 2010 г. N 2446-р г. Москва – URL: https://rg.ru/2011/01/25/energosberejenie-site-dok.html
4. Школа, которая претендует на ≪Серебро≫ [Электронный ресурс].– URL: http://green-city.su/shkola-kotoraya-pretenduet-na-serebro/ (дата обращения: 12.11.2017).
5. Школа Кэтлин Гримм для лидерства и устойчивого развития в Sandy Ground. [Электронный ресурс] –URL:https://www.som.com/projects/the_kathleen_grimm_school_for_leadership_and_sustainability_at_sandy_ground