Jump to content

Пассивная живучесть

Пассивная живучесть означает способность здания поддерживать критические условия жизнеобеспечения в случае длительного отключения электроэнергии, топлива или воды. [1] Эта идея предполагает, что проектировщики должны предусмотреть способы, позволяющие зданию продолжать укрывать жителей в течение длительного периода времени во время и после стихийного бедствия, будь то шторм, вызывающий отключение электроэнергии, засуха , ограничивающая водоснабжение, или любая другая возможная ситуация. событие.

Этот термин был придуман президентом BuildingGreen и исполнительным редактором EBN Алексом Уилсоном в 2005 году после урагана Катрина . [2] Пассивная живучесть предлагается стать стандартом при проектировании домов, многоквартирных домов и особенно зданий, используемых в качестве аварийных укрытий. Хотя многие из стратегий, рассматриваемых для достижения целей пассивной живучести, не являются новыми концепциями и широко использовались в экологическом строительстве на протяжении десятилетий, различие проистекает из мотивации перехода к устойчивым и безопасным зданиям. [1]

Текущие проблемы

[ редактировать ]

Увеличение продолжительности, частоты и интенсивности экстремальных погодных явлений из-за изменения климата усугубляет проблемы, которые пытается решить пассивная выживаемость. [1] В климате, который раньше не нуждался в охлаждении, теперь наблюдаются более высокие температуры и потребность в кондиционировании воздуха. Повышение уровня моря и штормовые нагоны повышают риск наводнений в прибрежных районах, тогда как наводнения, вызванные осадками, представляют собой проблему в низменных районах. Чтобы здания всегда обеспечивали пригодные для жизни условия, необходимо осознавать потенциальные угрозы.

Отключения электроэнергии

[ редактировать ]

В большей части развитого мира существует сильная зависимость от энергосистемы и газа. Эти сети являются основным источником энергии для многих обществ, и, хотя их работу обычно не прерывают, они постоянно подвержены событиям, которые могут вызвать нарушения, например стихийным бедствиям . В Калифорнии даже имели место преднамеренные отключения электроэнергии в качестве превентивной меры в ответ на лесные пожары, вызванные линиями электропередачи. [3] При отключении электроэнергии большая часть механического отопления и охлаждения больше не может работать. Целью пассивной выживаемости является готовность к тому, что такое событие может произойти, и поддержание безопасной температуры в помещении. Хотя резервные генераторы могут обеспечить некоторую мощность во время отключения электроэнергии, ее часто недостаточно для отопления и охлаждения или достаточного освещения. [1]

Экстремальная температура

[ редактировать ]

Жара является основной причиной смертности, связанной с погодой, в США. [4] Волны жары , совпадающие с отключениями электроэнергии, подвергают риску жизни многих людей из-за неспособности здания поддерживать низкую температуру. Даже без отключения электроэнергии отсутствие доступа к кондиционированию воздуха или нехватка средств для оплаты электроэнергии также подчеркивает необходимость пассивных способов поддержания пригодной для жизни тепловой среды. [4] Одна из проблем, которую рассматривает пассивная живучесть, - это рассмотрение множества способов сохранить термическое сопротивление оболочки здания, чтобы предотвратить перегрузку помещения в случае отсутствия доступа к стандартным системам регулирования температуры.

В зимние месяцы перебои в подаче электроэнергии или отсутствие источника топлива для обогрева представляют угрозу при наличии холодных фронтов . [1] Негерметичная конструкция и плохая изоляция приводят к быстрой потере тепла, что приводит к падению температуры в помещении.

Во время засухи ограниченное водоснабжение означает, что сообщество должно потреблять меньше воды, что может означать обязательные ограничения на водопользование. Длительные периоды засухи могут спровоцировать лесные пожары , которые усугубят масштабы опустошения. [5] Высыхание глинистой почвы может привести к разрыву критически важных водопроводов и повреждению домов и инфраструктуры. [6] Засухи также могут вызвать отключения электроэнергии в районах, где теплоэлектростанции являются основным источником электроэнергии. [7] Водосберегающие приборы и ландшафтный дизайн имеют решающее значение в местах с нехваткой воды.

Стихийные бедствия

[ редактировать ]

Стихийные бедствия, такие как ураганы , землетрясения , торнадо и другие штормы, могут привести к разрушению инфраструктуры, обеспечивающей ключевые источники электроэнергии, воды и энергии. [8] Наводнения после сильных осадков представляют собой серьезную угрозу для зданий и коммунальных предприятий. Возникающая в результате нехватка электроэнергии или воды может представлять большую угрозу, чем само событие, и часто длится дольше, чем первоначальная катастрофа. [9]

Террористические угрозы

[ редактировать ]

Террористические угрозы и кибертерроризм также могут стать причиной перебоев в электроснабжении. Возможными угрозами, которые могут привести к отключению электричества, воды или топлива, являются атаки на центральные электростанции или основные сегменты распределения, а также взлом системы управления коммунальными сетями. [8]

Стратегии пассивного дизайна

[ редактировать ]

Существует множество пассивных стратегий, которые не требуют электричества, но вместо этого могут обеспечить отопление, охлаждение и освещение здания благодаря правильному проектированию. В зданиях с преобладанием ограждающих конструкций климат и окружающая среда оказывают большее влияние на внутреннюю часть конструкции из-за высокого соотношения площади поверхности к объему и минимальных внутренних источников тепла. [10] Здания с преобладанием внутренней части, такие как типичное офисное здание, больше подвержены влиянию внутренних источников тепла, таких как оборудование и люди, однако ограждающие конструкции здания по-прежнему играют важную роль, особенно во время отключения электроэнергии.

Хотя различие между этими двумя типами зданий иногда может быть нечетким, все здания имеют точку равновесия температуры , которая является результатом конструкции и функционирования здания. Температура точки равновесия – это температура наружного воздуха, при которой здание требует отопления. [10] Структура с внутренним доминированием будет иметь более низкую температуру точки равновесия из-за большего количества внутренних источников тепла, что означает более длительный период перегрева и более короткий период недогрева. Достижение приемлемой для жизни тепловой среды во время отключения электроэнергии зависит от температуры точки равновесия, а также от взаимодействия с окружающей средой. Ключевым аспектом любого дизайна пассивной живучести является дизайн, чувствительный к климату. Пассивные стратегии следует выбирать с учетом климата и местных условий, а также с учетом функций здания.

Термоконверт

[ редактировать ]

Когда здание имеет негерметичную конструкцию или плохую изоляцию , зимой теряется желаемое тепло, а летом теряется кондиционированный воздух. [10] Эти потери объясняются закачкой большего количества механического отопления или охлаждения в здание, чтобы компенсировать разницу. Поскольку эта стратегия устарела во время отключения электроэнергии, здание должно иметь возможность поддерживать внутреннюю температуру в течение более длительных периодов времени. Чтобы избежать потерь тепла в результате проникновения , тепловая оболочка должна быть построена с минимальными разрывами и стыками, а щели вокруг окон и дверей должны быть загерметизированы. Герметичность здания можно проверить с помощью испытания на воздуходувной двери.

Тепло также теряется при передаче через множество поверхностей в комнате, включая стены, окна, полы, потолки и двери. Площадь и термическое сопротивление поверхности, а также разница температур внутри и снаружи помещения определяют скорость теплопотерь. [10] Непрерывная изоляция с высокими значениями R снижает потери тепла при передаче через стены и потолки. Окна с двойным и тройным остеклением со специальным покрытием уменьшают потери через окна. [9] Применение суперизоляции значительно снижает потери тепла за счет высокого уровня термического сопротивления и воздухонепроницаемости.

Пассивная солнечная энергия

[ редактировать ]
Схема здания, показывающая стратегии проектирования пассивного солнечного отопления.
Это здание спроектировано таким образом, чтобы поддерживать внутреннюю температуру за счет работы с солнцем, используя указанные особенности.

Возможность пассивного обогрева здания полезна в холодные зимние месяцы, поскольку помогает поддерживать высокий уровень температуры. Пассивные солнечные системы собирают и распределяют солнечную энергию без использования механического оборудования, такого как вентиляторы или насосы. Пассивное солнечное отопление состоит из остекления, обращенного к экватору (на юг в северном полушарии) для сбора солнечной энергии и тепловой массы для хранения тепла. [10] Система прямого усиления позволяет коротковолновому солнечному излучению проникать в комнату через окно, где поверхности пола и стен затем действуют как тепловая масса, поглощая тепло, а длинноволновое излучение задерживается внутри благодаря теплице . эффект . [10] Чтобы предотвратить перегрев и обеспечить адекватное отопление, следует использовать правильное соотношение остекления и тепловой массы. [11] Стена Тромбе или система непрямого усиления помещают тепловую массу прямо внутри остекления для сбора тепла в течение дня для использования в ночное время из-за задержки массы во времени. [10] Этот метод полезен, если дневное освещение не требуется, или его можно использовать в сочетании с прямым усилением. Третий метод — это солнечное пространство или изолированная система усиления, которая собирает солнечную энергию в отдельном пространстве, примыкающем к зданию, и которое большую часть года может использоваться как жилое помещение. [10]

Избегание тепла

[ редактировать ]

Стратегии предотвращения перегрева можно использовать для снижения потребности в охлаждении в жаркие периоды года. Это достигается во многом за счет затенения и ориентации здания. В северном полушарии окна следует в первую очередь размещать на южных фасадах, которые получают больше всего солнца зимой, а окон на восточных и западных фасадах следует избегать из-за сложности затенения и высокой солнечной радиации летом. [10] Могут быть спроектированы фиксированные свесы , которые блокируют солнце в периоды перегрева и пропускают солнце в периоды недостаточного нагрева. Передвижные затеняющие устройства являются наиболее подходящими из-за их способности реагировать на окружающую среду и потребности здания. [10] Использование светлых тонов на крышах и стенах — еще одна эффективная стратегия уменьшения притока тепла за счет отражения солнца.

Естественная вентиляция

[ редактировать ]

Естественная вентиляция может использоваться для повышения теплового комфорта в теплые периоды. Существует два основных типа естественной вентиляции: комфортная вентиляция и ночное охлаждение. Комфортная вентиляция обеспечивает приток наружного воздуха к коже и увеличивает охлаждение кожи за счет испарения, создавая более комфортную тепловую среду. [10] Температура не обязательно снижается, если только температура наружного воздуха не ниже температуры в помещении, однако движение воздуха повышает комфорт. Этот метод особенно полезен во влажном климате. Когда ветер не дует, солнечный дымоход может увеличить поток вентиляции за счет использования солнца для увеличения плавучести воздуха. [12]

Ночное охлаждение использует прохладный ночной воздух для вытеснения теплого воздуха из здания и снижения температуры в помещении. Охлаждаемая конструкция затем действует как радиатор в течение дня, когда предотвращается попадание теплого наружного воздуха. Охлаждение в ночное время наиболее эффективно в местах с большим диапазоном суточных температур , например, в жарком и сухом климате. [10] При использовании обоих методов наличие только работающих окон не приведет к адекватной естественной вентиляции; Здание должно быть спроектировано таким образом, чтобы обеспечить надлежащий приток воздуха.

Дневное освещение

[ редактировать ]

Когда электричество отключается, помещения в центре здания обычно почти не освещаются. Проектирование здания с использованием естественного дневного света вместо использования электрического освещения сделает его более устойчивым к перебоям в подаче электроэнергии и другим событиям. Дневное освещение и пассивное солнечное освещение часто идут рука об руку, но летом хочется «прохладного» дневного света. Поэтому дизайн дневного освещения должен обеспечивать достаточное освещение без добавления нежелательного тепла. Прямой солнечный свет и отраженный от неба свет имеют разные уровни излучения. [10] Проект дневного освещения должен отражать потребности здания как в плане климата, так и в плане функциональности, и этого можно добиться различными методами. Южные и северные окна, как правило, лучше всего подходят для дневного света, а фонари или мониторы на крыше могут направлять дневной свет в центр здания. [10] Размещение окон выше на стене приведет к тому, что свет проникнет дальше в комнату, а другие методы, такие как световые полки, могут направить свет глубже в здание, отражая свет от потолка. [10]

Другие стратегии дизайна

[ редактировать ]

Главной целью пассивной выживаемости является попытка уменьшить дискомфорт или страдания в случае отключения ключевого источника от здания. Любая дизайнерская задача имеет несколько различных решений. Хотя многие из решений, представленных сторонниками пассивной живучести, являются решениями, которые были повсеместно приняты пассивным проектированием и другими стандартными практиками устойчивого развития, важно изучить эти меры и применить соответствующие стратегии к развивающимся и существующим зданиям, чтобы свести к минимуму риск неудовольствия или смерти. [13]

Резервное питание

[ редактировать ]
Солнечные фотоэлектрические панели на крыше здания.
Фотоэлектрические солнечные панели на крыше здания, обеспечивающие электроэнергию на объекте.

Здания должны быть спроектированы так, чтобы поддерживать устойчивые температурные условия без кондиционирования воздуха или дополнительного отопления. Обеспечение резервных генераторов и достаточного количества топлива для поддержания критических функций здания во время отключений электроэнергии является традиционным решением проблемы перебоев в электроснабжении. Однако, если они не очень большие, генераторы удовлетворяют только основные потребности в течение короткого периода времени и могут не обеспечивать питание таких систем, как кондиционирование воздуха, освещение или даже отопление или вентиляция во время длительных отключений. Резервные генераторы также дороги как в покупке, так и в обслуживании. Хранение значительных объемов топлива на месте для электрогенераторов во время длительных отключений сопряжено с риском для окружающей среды и безопасности, особенно во время ураганов.

Системы возобновляемой энергии могут обеспечить электроэнергию во время экстремальных явлений. Например, фотоэлектрические (или солнечные электрические) энергосистемы в сочетании с аккумуляторными батареями на месте могут обеспечивать электроэнергию, когда сеть теряет мощность. Другие источники топлива, такие как древесина, могут обеспечить тепло, если здания оборудованы дровяными печами или каминами.

Системы аварийного водоснабжения, такие как системы сбора дождевой воды на крыше , могут обеспечить воду для смыва туалета, купания и других нужд здания в случае перебоев с водоснабжением. Дождевые бочки или цистерны большего размера хранят воду из сточных вод, которые часто можно использовать для получения воды для использования самотеком. Установка компостных туалетов и безводных писсуаров гарантирует, что эти учреждения смогут продолжать функционировать независимо от обстоятельств, одновременно сокращая ежедневное потребление воды. Наличие резервных источников питьевой воды на объекте также необходимо на случай перебоев с подачей воды. [5]

Пассивная выживаемость в рейтинговых системах

[ редактировать ]

Лидерство в энергетическом и экологическом дизайне

[ редактировать ]

Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании (LEED) — широко используемая сертификация экологически чистого строительства в США. Начиная с версии LEED 4, существует пилотный кредит под названием «Пассивная живучесть и резервное питание во время сбоев» в рамках LEED BD+C: Новое строительство. [14] Оценка оценивается до двух баллов, причем один балл присуждается за обеспечение пассивной живучести и тепловой безопасности, а один балл присуждается за обеспечение резервного питания для критических нагрузок. Что касается точки пассивной живучести, здание должно поддерживать термически безопасные условия во время четырехдневного отключения электроэнергии как в пиковые летние, так и в пиковые зимние условия. [14] LEED перечисляет три пути обеспечения соответствия требованиям тепловой безопасности, два из которых состоят из теплового моделирования, а оставшийся путь — это сертификация пассивного дома .

Сертификация пассивного дома

[ редактировать ]
Схема здания, показывающая стратегии проектирования пассивного дома.
Пассивный дом использует указанные конструктивные особенности для достижения чрезвычайно низкого энергопотребления.

Хотя пассивная живучесть не упоминается поименно в двух основных стандартах пассивных домов , Институте пассивных домов и Институте пассивных домов США (PHIUS), пассивные стратегии, которые делают эти здания такими энергоэффективными , представляют собой те же стратегии, которые изложены для пассивной живучести. Здания, прошедшие сертификацию пассивного дома, соответствуют некоторым основным критериям пассивной живучести, включая герметичную конструкцию и суперизоляцию . [15] Во многих зданиях также будут установлены фотоэлектрические системы для компенсации потребления энергии. Эти здания, которые очень мало полагаются на энергию, будут более устойчивы к перебоям в подаче электроэнергии и экстремальным погодным условиям. [15]

RELi — это система рейтингов зданий и сообществ, полностью основанная на устойчивом проектировании. Он был принят Советом по экологическому строительству США, тем же органом, который разработал LEED. [16] Категория «Адаптация к опасностям и смягчение их последствий» имеет несколько баллов, связанных с пассивной выживаемостью. Одним из необходимых баллов является «Основные действия в чрезвычайных ситуациях: термическая безопасность во время чрезвычайных ситуаций», который требует, чтобы температура в помещении была на уровне или ниже температуры наружного воздуха летом и выше 50 ° F зимой в течение до четырех дней. [17] Другой способ обеспечить соблюдение требований — создать термобезопасную зону с достаточным пространством для всех жителей здания. Существует дополнительный поли-кредит «Расширенные аварийные операции: резервное питание, эксплуатация, тепловая безопасность и эксплуатационная вода», который включает в себя другие пассивные меры по обеспечению живучести, такие как хранение воды. [17] Другой поли-кредит «Пассивная тепловая безопасность, тепловой комфорт и стратегии проектирования освещения» описывает более пассивные стратегии, включая пассивное охлаждение , пассивное отопление и дневное освещение . [17]

  1. ^ Jump up to: а б с д и Уилсон, Алекс (1 декабря 2005 г.). «Пассивное выживание» . Здание Зеленое .
  2. ^ Куинион, Майкл. «Всемирные слова: пассивная выживаемость». Всемирные слова. 5 августа 2003 г. Интернет. 2 декабря 2014 г. < http://www.worldwidewords.org/turnsofphrase/tp-pas1.htm > [1]
  3. ^ Уилсон, Алекс (30 октября 2019 г.). «Пожары в Калифорнии и преднамеренные отключения электроэнергии требуют более устойчивых энергосистем» . Институт устойчивого проектирования .
  4. ^ Jump up to: а б Налик, Мэтью Дж.; Честер, Михаил В.; Пинцетл, Стефани С.; Эйзенман, Дэвид; Шивараман, Дипак; Инглиш, Пол (сентябрь 2017 г.). «Повышение тепловых характеристик зданий, экстремальная жара и изменение климата» . Журнал инфраструктурных систем . 23 (3): 04016043. doi : 10.1061/(ASCE)IS.1943-555X.0000349 . hdl : 2286/RI55247 . ISSN   1076-0342 . S2CID   52060479 .
  5. ^ Jump up to: а б Уилсон, Алекс (14 сентября 2012 г.). «Основы устойчивого проектирования № 8: Вода в эпоху засухи» . Институт устойчивого проектирования .
  6. ^ Обер, Ари (4 августа 2011 г.). «Последствия засухи простираются далеко за пределы водных ограничений» . Нью-Йорк Таймс . ISSN   0362-4331 . Проверено 8 декабря 2019 г.
  7. ^ Уилсон, Алекс (24 августа 2012 г.). «Основы устойчивого проектирования №1: обоснование» . Институт устойчивого проектирования .
  8. ^ Jump up to: а б Уилсон, Алекс (3 мая 2006 г.). «Пассивная живучесть: новый критерий проектирования зданий» . Здание Зеленое .
  9. ^ Jump up to: а б Уилсон, Алекс (27 августа 2012 г.). «Основы устойчивого проектирования № 4: существенное улучшение ограждающих конструкций зданий» . Институт устойчивого проектирования .
  10. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот Лехнер, Норберт (23 сентября 2014 г.). Отопление, охлаждение, освещение: методы устойчивого проектирования для архитекторов (Четвертое изд.). Хобокен, Нью-Джерси. ISBN  978-1-118-84945-3 . OCLC   867852750 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  11. ^ Уилсон, Алекс (30 августа 2012 г.). «Основы устойчивого проектирования №5: Пассивное солнечное отопление» . Институт устойчивого проектирования .
  12. ^ Уилсон, Алекс (3 сентября 2012 г.). «Основы устойчивого проектирования №6: естественное охлаждение» . Институт устойчивого проектирования .
  13. ^ Уилсон, Алекс. «Мандат пассивной живучести в строительных нормах». Мандат на пассивную живучесть в строительных нормах. Finehomebuilding.com, 14 мая 2008 г. Интернет. 3 декабря 2014 г. < http://www.finehomebuilding.com/how-to/departments/cross-section/mandate-passive-survivability-in-building-codes.aspx >. [2]
  14. ^ Jump up to: а б «Пассивная живучесть и резервное питание во время сбоев | Совет по экологическому строительству США» . www.usgbc.org . Проверено 10 декабря 2019 г.
  15. ^ Jump up to: а б «Принципы: Институт пассивного дома в США» www.phius.org . Проверено 10 декабря 2019 г.
  16. ^ «РЕЛи | ГБКИ» . www.gbci.org . 11 ноября 2019 года . Проверено 10 декабря 2019 г.
  17. ^ Jump up to: а б с «Список действий RELi + Кредитный каталог» . Дизайн-проект C3 Living . 2017.

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • Комитет по влиянию изменения климата на качество воздуха в помещениях и здоровье населения. Изменение климата, внутренняя среда и здоровье. Вашингтон, округ Колумбия: Национальные академии, 2011. Печать.
  • Киберт, Чарльз Дж. Устойчивое строительство: проектирование и строительство экологически чистых зданий. Том. 3-й. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, 2008. Печать.
  • Пирс, Уолтер. «Новости экологического строительства призывают к «пассивной выживаемости»» BuildingGreen. Np, 25 декабря 2005 г. Интернет. 30 сентября 2014 г.
  • Пирсон, Форест. «Старый способ видения». : Проектирование домов с учетом пассивной выживаемости. Blogspot, 12 ноября 2012 г. Интернет. 30 сентября 2014 г.
  • Перкинс, Бродерик. «Пассивная выживаемость обеспечивает готовность к стихийным бедствиям и устойчивость». RealtyTimes. Np, 4 января 2006 г. Интернет. 30 сентября 2014 г.
  • «Пассивная выживаемость возможна с использованием гвоздя «Ураган». Nelson Daily News: 20. 7 января 2009 г. ProQuest. Веб. 30 сентября 2014 г.
  • Уилсон, Алекс и Андреа Уорд. «Дизайн для адаптации: жизнь в мире, меняющемся климат». Билдгрин. Веб.
  • Уилсон, Алекс. «Призыв к пассивному выживанию». Отопление/трубопроводы/кондиционирование воздуха: HPAC 78.1 (2006): 7,7,10. ПроКвест. Веб. 30 сентября 2014 г.
  • Уилсон, Алекс. «Как сделать дома устойчивыми к перебоям в подаче электроэнергии». GreenBuildingAdvisor.com. Np, 23 декабря 2008 г. Интернет. 30 сентября 2014 г.
  • Уилсон, Алекс. «Пассивное выживание». - Журнал GreenSource. Нп, июнь 2006 г. Интернет. 30 сентября 2014 г.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: e0db52cbbf8ae00a9f25fc2328764632__1704574320
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/e0/32/e0db52cbbf8ae00a9f25fc2328764632.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Passive survivability - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)