Зимбабвийский торговый центр Eastgate: Естественное охлаждение без кондиционеров
Eastgate Centre, Harare
Торговый центр Eastgate в Зимбабве: инновационная система естественной вентиляции и охлаждения без кондиционеров. Экологичная архитектура, экономия энергии.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Зимбабвийский торговый и офисный комплекс
Zimbabwean shopping and office complex
Eastgate Centre — торговый центр и офисное здание в центре Хараре, Зимбабве, спроектированное Миком Пирсом. Созданное для вентиляции и охлаждения исключительно естественными методами, это, вероятно, было первым в мире зданием, использующим естественное охлаждение на таком высоком уровне сложности. Комплекс открылся в 1996 году на проспекте Роберта Мугабе и Второй улице и располагает 5600 м² торговых площадей, 26000 м² офисных площадей и парковкой на 450 автомобилей.
The Eastgate Centre is a shopping centre and office block in central Harare, Zimbabwe, designed by Mick Pearce. Designed to be ventilated and cooled by entirely natural means, it was probably the first building in the world to use natural cooling to this level of sophistication. It opened in 1996 on Robert Mugabe Avenue and Second Street, and provides 5,600 m² of retail space, 26,000 m² of office space and parking for 450 cars.
Проектирование для теплового регулирования
Дизайн Истгейт-центра – это сознательный отход от концепции "большого стеклянного блока". Стеклянные офисные здания, как правило, обходятся дорого в поддержании комфортной температуры, требуя значительного отопления зимой и охлаждения летом. Они склонны к рециркуляции воздуха, чтобы удержать внутри дорогостоящую кондиционированную атмосферу, что приводит к высокому уровню загрязнения воздуха в помещении. Искусственные системы кондиционирования воздуха требуют частого обслуживания, а для Зимбабве существует дополнительная проблема: исходную систему и большинство запасных частей необходимо импортировать, что приводит к расходованию валютных резервов. Архитектор Мик Пирс, таким образом, выбрал альтернативный подход. Благодаря высоте над уровнем моря, Хараре имеет умеренный климат, несмотря на расположение в тропиках, и типичный суточный перепад температур составляет от 10 до 14 °C. Это делает механическую или пассивную систему охлаждения жизнеспособной альтернативой искусственному кондиционированию.
The Eastgate Centre's design is a deliberate move away from the "big glass block". Glass office blocks are typically expensive to maintain at a comfortable temperature, needing substantial heating in the winter and cooling in the summer. They tend to recycle air, in an attempt to keep the expensively conditioned atmosphere inside, leading to high levels of air pollution in the building. Artificial air conditioning systems are high maintenance, and Zimbabwe has the additional problem that the original system and most spare parts have to be imported, squandering foreign exchange reserves. Mick Pearce, the architect, therefore took an alternative approach. Because of its altitude, Harare has a temperate climate despite being in the tropics, and the typical daily temperature swing is 10 to 14 °C. This makes a mechanical or passive cooling system a viable alternative to artificial air conditioning.
Пассивное охлаждение
Пассивное охлаждение работает, накапливая тепло в течение дня и рассеивая его ночью, когда температура снижается. Начало дня: здание прохладное. Днем: оборудование и люди выделяют тепло, а также светит солнце. Тепло поглощается конструкциями здания, обладающими высокой теплоемкостью, благодаря чему температура внутри повышается, но незначительно. Вечером: температура наружного воздуха падает. Теплый воздух изнутри удаляется через дымоходы, с помощью вентиляторов, но также поднимается естественным образом из-за меньшей плотности, затягивая более плотный холодный воздух в нижней части здания. Ночью: этот процесс продолжается, холодный воздух циркулирует через полости в перекрытиях, пока конструкции здания не достигнут оптимальной температуры для начала следующего дня. Eastgate, использующий пассивное охлаждение, потребляет всего 10% энергии, необходимой для аналогичного здания с традиционной системой охлаждения. При использовании активного охлаждения Центр потребляет на 35% меньше энергии для поддержания той же температуры, что и здание с традиционной системой охлаждения. Eastgate послужил образцом для лондонского здания Порткуллис-Хаус (2001), расположенного напротив Вестминстерского дворца. Характерные гигантские дымоходы, на которых основана эта система, хорошо заметны.
Passive cooling works by storing heat in the day and venting it at night as temperatures drop. Start of day: the building is cool. During day: machines and people generate heat, and the sun shines. Heat is absorbed by the fabric of the building, which has a high heat capacity, so that the temperature inside increases but not greatly. Evening: temperatures outside drop. The warm internal air is vented through chimneys, assisted by fans but also rising naturally because it is less dense, and drawing in denser cool air at the bottom of the building. Night: this process continues, cold air flowing through cavities in the floor slabs until the building's fabric has reached the ideal temperature to start the next day. Passively cooled, Eastgate uses only 10% of the energy needed by a similar conventionally cooled building. When actively cooled, the Centre consumes 35% less energy to maintain the same temperature as a conventionally cooled building. Eastgate is emulated by London's Portcullis House (2001), opposite the Palace of Westminster. The distinctive giant chimneys on which the system relies are clearly visible.
Современное использование традиционных решений
Чтобы здание функционировало эффективно, оно должно быть спроектировано с особой тщательностью. После компьютерного моделирования и анализа, инженерная фирма Ove Arup предоставила Пирсу набор правил. Они потребовали, чтобы прямой солнечный свет не попадал на внешние стены, а соотношение площади окон к площади северного фасада (ориентированного по направлению летнего солнца) не превышало 25%. Они просили обеспечить баланс между искусственным и естественным освещением для минимизации энергопотребления и нагрева. Они подчеркнули необходимость герметичности всех окон из-за шумового загрязнения и непредсказуемых ветровых нагрузок и температур, сделав ставку на приточно-вытяжную вентиляцию. Прежде всего, окна должны были выполнять функцию светофильтров, контролируя блики, шум и обеспечивая безопасность. Для этого в окнах предусмотрены регулируемые жалюзи, но Пирс также использовал глубокие свесы, чтобы защитить окна и стены от прямых солнечных лучей. Глубокие карнизы – традиционное решение в Африке, полностью затеняющее стены от палящего летнего солнца, при этом позволяя низкому зимнему солнцу прогревать здание утром. Более того, пассивные системы охлаждения особенно актуальны для этого региона Африки, поскольку местные термиты использовали их задолго до того, как об этом задумали люди. Термитники имеют вентиляционные каналы, проходящие через верхнюю и боковые части, а сама конструкция кургана предназначена для улавливания ветра. Когда дует ветер, горячий воздух из основных подземных камер выводится из сооружения, при этом термиты открывают или перекрывают туннели, регулируя воздушный поток.
To work well, the building must be very carefully designed. After computer simulation and analysis, the engineering firm Ove Arup, gave Pearce a set of rules. They said that no direct sunlight must fall on the external walls at all and the north façade [direction of summer sun] window to wall area must not exceed 25%. They asked for a balance between artificial and external light to minimise energy consumption and heat gain. They said all windows must be sealed because of noise pollution and unpredictable wind pressures and temperatures, relying on ducted ventilation. Above all, windows must be light filters, controlling glare, noise and security. To help with this last, the windows have adjustable blinds, but Pearce also used deep overhangs to keep direct sun off windows and walls. Deep eaves are a traditional solution in Africa, shading the walls completely from the high summer sun, while allowing the lower winter sun to warm the building in the morning. Further, passive cooling systems are particularly appropriate for this part of Africa because, long before humans thought of it, passive cooling was being used by the local termites. Termite mounds include flues which vent through the top and sides, and the mound itself is designed to catch the breeze. As the wind blows, hot air from the main chambers below ground is drawn out of the structure, helped by termites opening or blocking tunnels to control air flow.