1 Общие положения проектирования промышленных зданий

1   2   3   4

4 Экологические аспекты промышленной архитектуры

Охрана окружающей среды, создание условий, приемлемых для жизни и деятельности человека, поддержание экологического равновесия при развитии процессов урбанизации в наше время – все эти вопросы важны и актуальны. Они затрагивают интересы как всего человечества, так и каждого из нас, а также непосредственно влияют на будущее.

Среди архитектурных объектов наиболее сильным негативным воздействием на окружающую среду обладают, безусловно, промышленные. Большие объемы выбросов вредных веществ в атмосферу, загрязнение воды, почвы, отчуждение огромных территорий под промышленное строительство, нарушение, подчас необратимое, природных ландшафтов делают предприятия экологически опасными. Примеров тому достаточно. В нашей стране около 500 промышленных предприятий до сих пор не могут обеспечить уровень загрязнения воздушного бассейна в пределах допустимых концентраций. Да и сами предельно допустимые концентрации (ПДК) являются вынужденной мерой и не гарантируют абсолютной безопасности жизнедеятельности человека. Не случайно, люди неохотно соглашаются жить рядом с промышленными зонами.

Не все производственные объекты опасны для окружающей среды. Значительная их часть, имея некоторые выбросы, наносит среде ущерб не больший, чем бытовая химчистка, прачечная, городской рынок, предприятие торговли или питания. В крупных городах основную массу загрязнения воздушного бассейна дают выбросы не предприятий, а автотранспорта. В Минске, например, их удельный вес в общем объеме загрязнения равен 67 %. Только 35 % промышленных предприятий города имеют некоторые выбросы в воздушный бассейн. Среди городских стоков в том же Минске промышленные составляют 25 %, а загрязнение почвы – 4,6 % от всего объема загрязнения.

В основе проектирования любого производственного объекта должен лежать экологический подход, т. е. сознательное и целенаправленное использование всех возможных природоохранных средств и мероприятий.

В настоящее время экологические вопросы в промышленном проектировании решаются по трем направлениям: технологическому, техническому и архитектурно-планировочному.

Первое направление связано с использованием прогрессивных безотходных и малоотходных технологий. Такие технологии строятся на комплексной переработке сырья, обеспечивающей последовательное превращение отходов каждого производственного цикла в какой-либо полезный продукт. В отдельных отраслях сегодня уже возможно некоторые звенья технологической цепочки сделать безотходными. Так, на нефтеперерабатывающих заводах, полиметаллических комбинатах сырье может использоваться на 96 % ), в то время как на ряде объектов строительной индустрии, железорудной промышленности используется только 10 % отходов. Иногда малоотходные технологии включают в себя уничтожение возникающих в процессе производства выбросов с целью попутного получения энергии. Возможен и подход, при котором технология получение основного продукта резко сокращает или вообще исключает отходы, как, например, изготовление деталей методом порошковой металлургии. Конечно, безотходные и малоотходные технологии являются самым радикальным и перспективным средством решения экологических вопросов в промышленном проектировании. Однако их разработка и, самое главное, реальное применение требуют больших материальных затрат и времени.

Второе направление решения природоохранных вопросов заключается в использовании технических устройств очистки выбросов. Эти устройства классифицируют в зависимости от того, какой компонент среды загрязняется, и от того, как осуществляется очистка. Так, для стоков существуют механические биологические, физико-химические способы очистки. Они же сочетаются с разными способами улавливания вредных примесей. Множество систем улавливания и очистки разработано для газообразных загрязнителей, попадающих в атмосферный воздух. Все эти вопросы специально изучаются в курсе «Инженерное оборудование зданий и сооружений» и, конечно, должны быть знакомы архитектору.

Насколько эффективно возможно решать вопросы охраны среды с помощью технических систем и устройств? По некоторым компонентам улавливание и очистка достигает 95 %, и теоретически предприятие можно оснастить оборудованием, полностью локализующим и устраняющим его вредные выбросы в воздушный, водный бассейны, почву. Но практически средняя степень устранения вредных выбросов на объектах разных отраслей промышленности находится в пределах 35–70 %.

Наконец, третье направление в решении экологических задач промышленного проектирования – архитектурно-планировочное – представляет собой разработку и использование архитектурно-планировочных мероприятий, которые, будучи заложенными в планировочную структуру объекта, дают возможность снижать, а в некоторых случаях полностью устранять неблагоприятные воздействия на среду, возникающие в процессе эксплуатации предприятия.

С помощью архитектурных средств невозможно ликвидировать все последствия вредного влияния предприятий на среду. В то же время необходимость их широкого применения объясняется еще достаточно низкой на сегодняшний день эффективностью технических систем очистки выбросов, проблематичностью быстрого совершенствования технологии и наличием значительного ущерба от загрязнения. Помимо этих аргументов в обоснование целесообразности использования архитектурно-планировочных природоохранных средств следует привести также и то, что существует ряд экологических проблем, которые могут решаться полностью или во многом только этими средствами. Например, восстановление нарушенных ландшафтов, рекультивация площадок, снижение шумового загрязнения городских территорий или так называемого визуального загрязнения.

С точки зрения психофизиологической и эстетической комфортности для человека архитектору важно знать, какие из воздействий можно устранить или ослабить архитектурными средствами. Архитектурно-планировочные природоохранные средства могут быть активными, т. е. снижающими непосредственно объемы выбросов, и пассивными, уменьшающими последствия вредного воздействия, концентрации загрязнения. Конечно, большинство природоохранных архитектурно-планировочных средств относятся ко второй группе. С их помощью возможно следующее: снизить загрязнения воздушного бассейна, уменьшить концентрации вредных веществ в водном бассейне, нейтрализовать изменение микроклиматических показателей, предотвратить формирование дискомфортных с точки зрения психофизиологии человека качеств среды, восстановить нарушенные ландшафты. Разберем каждый из перечисленных вопросов.

Загрязнение воздушного бассейна предприятием происходит вследствие технологических выбросов и выбросов обслуживающего транспорта. Количество первых достаточно велико, несмотря на возможности нейтрализовать загрязнения по разным компонентам. Дело в том, что даже при высокой степени технической очистки выбросов загазованность производственной площадки остается значительной из-за невозможности сделать все выбросы улавливаемыми, поскольку вредные газы и аэрозоли свободно проникают из корпусов сквозь неплотные швы, окна и двери, вентиляционные устройства и пр.

Уменьшить количество технологических выбросов архитектурными средствами невозможно, однако можно снизить их концентрации на промышленных и прилегающих к ним территориях. В случае низких выбросов это обеспечивается естественным проветриванием площадки (или аэрацией), режим которого определяется формой и размерами производственных корпусов и сооружений на площадке, их расстановкой по отношению друг к другу и к направлению преобладающего ветра. При наличии высоких выбросов (дымовые трубы, вентиляционные вытяжные шахты и др.) концентрация загрязнения связана с высотой факела выброса, с размещением его на территории объекта. Таким образом, при любом характере выбросов от архитектора непосредственно зависит состояние воздушной среды на площадке производственного объекта и на сопредельных с ним территориях.

В борьбе со вторым видом выбросов – от обслуживающего транспорта – архитектурно-планировочные средства могут не только снизить их концентрацию путем формирования благоприятного аэрационного режима на площадке, но и заметно уменьшить их количество. Это один из немногих примеров, где архитектурные средства выступают как активные.

Эффективно снижают концентрацию и общий объем загрязнения воздушной среды на промышленных территориях зеленые насаждения благодаря своей способности поглощать, фильтровать и рассеивать вредные вещества. Подбор ассортимента насаждений, приемы их посадок полностью осуществляет архитектор. Кстати, участие зеленых насаждений в здоровлении среды не ограничивается только очищением воздушного бассейна. Они также могут корректировать состояние среды по остальным вредным воздействиям производственного объекта.

Промышленное загрязнение водного бассейна в основном регулируется техническими и технологическими средствами. Теоретически очищать сточные воды возможно на 65–80 %, но реальный процент очистки на действующих предприятиях значительно ниже – 45–50 %. Природоохранные архитектурно-планировочные средства, к сожалению, малоэффективны в этом вопросе. В некоторой степени возможно применение градостроительных мер по размещению производства в населенном месте. Такие меры могут способствовать снижению концентрации вредных веществ, выбрасываемых в водоем. Тем не менее, архитектор должен использовать пусть и небольшую, но все же возможность своими средствами ослабить негативное воздействие производственного объекта на водный бассейн.

Формирование оптимального микроклимата на площадке, как правило, связано с необходимостью устранить негативные воздействия предприятия, приводящие к изменению микроклиматических показателей среды – температуры, влажности и подвижности воздуха. Эти изменения происходят, во-первых, из-за отражения и излучения дополнительного тепла от нагретых солнцем искусственных поверхностей: стен зданий, сооружений, покрытий площадок и дорог. Во-вторых, возможны тепловые выбросы из цехов. Такие выбросы большой температуры дают в основном так называемые «горячие» цехи (литейный, гальванический и пр.) на большую высоту; в приземный же слой попадают изотермические выбросы, температура которых незначительно отличается от окружающей. Поэтому тепловые технологические выбросы не оказывают существенного влияния на микроклимат площадки предприятия.

Количество дополнительного излученного тепла зависит от площади искусственной так называемой техногенной поверхности и соотношения ее с площадью естественных природных покрытий. Нетрудно увидеть, что регулирование как этого соотношения, так и общей площади всех искусственных плоскостей находится в руках архитектора, поскольку именно он создает искусственную среду. Поэтому архитектурно-планировочные мероприятия – основное средство формирования оптимального микроклимата на промышленной площадке.

Необходимость предотвращения формирования дискомфортной с точки зрения психофизиологического состояния человека среды определяется большой вероятностью возникновения ее на территории производственного объекта. Вероятность эта обусловлена особыми, специфическими чертами промышленной архитектуры, отличающими ее от архитектуры жилых и общественных зданий. В предыдущих разделах отмечались такие характерные черты промышленной архитектуры, как наличие машинных и вообще технических форм производственных зданий и сооружений, большие линейные размеры производственных объектов и составляющих их частей, крупный масштаб всей застройки. Помимо этого, пространственная среда предприятия отличается спецификой строительных материалов, предопределенных технологией производства и условиями индустриального строительства, рассчитанного на максимальную сборность. Все это вместе может выделить объекты промышленной архитектуры из окружающей среды, сделать их акцентами, видимыми и важными ориентирами. Но в то же время эти особенности могут стать и причиной создания психофизиологически дискомфортной среды, способной вызывать негативные состояния психики у работающих.

Психофизиологическое состояние человека создается в процессе восприятия им окружающей застройки. Современная психология различает два уровня восприятия: сенсорный психофизиологический и перцептивный психологический. Первый – ощущение физических качеств среды органами чувств. Второй уровень – перцептивный, является более высоким и основывается не только на чисто биологических сторонах восприятия человека, а имеет «сложный физико-физиолого-психолого-социальный состав».

Поскольку экологический подход в промышленном проектировании основывается на биологическом воздействии среды на человека, архитектору следует рассматривать именно первый уровень восприятия человеком окружения. На этом уровне можно говорить об общих закономерностях восприятия человеком пространства, исходя из его геометрических характеристик.

Архитектор формирует пространство. Именно он способен визуально уменьшить большие объемы, сделать их «понятными», соразмерными человеку, устранить излишне крупную масштабность, избавить пространство от замкнутости, или, наоборот, создать таковую, изменить сам характер среды, открыть и гуманизировать ее, чтобы люди, которые проводят здесь одну треть своего дня, не теряли здоровье, а их труд был производительным.

Рекультивация территории или восстановление нарушенных в процессе производственной деятельности ландшафтов требует участия многих специалистов, в том числе и архитекторов. Неглубокие карьеры и выемки для добычи грунта, глин, песка, строительного камня засыпают, планируют поверхность и наносят на нее плодородный слой. Отвалы пустой породы террасируют, разравнивают и засаживают зелеными насаждениями. Крупные выемки из-за сложности их восстановления в первозданном виде приспосабливают для рекреационных целей, формируют здесь водоемы, горнолыжные, саночные трассы, амфитеатры для авто- и мотогонок и пр.

Вопросами отработки технологии рекультивации, подбором видов растений, способных существовать на отработанных породах, занимаются разные специалисты. Архитектор же участвует в пространственной организации среды, выполняет проекты озеленения и благоустройства. Наиболее существенна его роль в рекультивации больших выемок, когда архитектор практически формирует новый, рукотворный ландшафт.

Итак, суммируем экологические вопросы, которые архитектор должен решать при проектировании промышленного предприятия:

1 Для снижения загрязнения воздушного бассейна на промышленной площадке необходимо:

– найти формы, размеры, приемы расстановки корпусов, обеспечивающих максимальную аэрацию площадки;

– организовать проезды с учетом сокращения транспортных выбросов;

– определить площади и приемы озеленения, обеспечивающие максимальную нейтрализацию загрязнения.

2 Для снижения загрязнения водного бассейна необходимо:

– определить приемы градостроительного размещения производственных объектов в структуре населенных пунктов, позволяющие дифференцировать участки водоемов по степени концентрации выбросов и тем самым обеспечить допустимые пределы загрязнения воды.

3 Для формирования оптимального микроклимата требуется:

– найти возможности уменьшения площади искусственных и увеличения площади естественных, природных поверхностей;

– определить специальные архитектурно-планировочные приемы, снижающие негативные изменения микроклиматических показателей.

4 Для создания психофизиологически комфортной для человека среды требуется:

– выявить на территории производственного объекта зоны возможного психофизиологического дискомфорта;

– найти приемы архитектурной организации этих зон.

5 При рекультивации нарушенных территорий следует:

– разработать приемы оптимальной пространственной организации, планировки и благоустройства ландшафтов, измененных в процессе производственной деятельности.

Первым средством борьбы с загрязнением воздушной среды является формирование на промышленной площадке благоприятных условий для естественного проветривания (аэрации). Такие условия обеспечивают максимальное самоочищение атмосферы и препятствуют созданию на территории объекта мест скопления вредных веществ – зон застоя выбросов. Прежде всего это ориентация продольных осей корпусов под углом 45 ⁰ к преобладающему направлению ветра, что обеспечивает при любой компоновке объемов наименьшую площадь зон застоя выбросов на площадке в течение большей части года и наименьшее торможение исходного ветрового потока. Что касается компоновки, то здесь предпочтительно так называемое смешанное размещение корпусов, когда их продольные оси взаимоперпендикулярны друг другу. Хуже всего располагать корпуса, вытягивая их вдоль одной оси, как бы в ленту. При выборе формы и размеров основных производственных корпусов целесообразно использовать большие по площади здания с компактным, приближающимся к квадрату планом, где соотношение сторон не превышает 1:2. Форма плана может быть разнообразной, основывающейся не только на прямоугольной, но и на треугольной, пяти-, шестиугольной сетке, а также на криволинейных модулях. Главное – это компактность плана. С этой точки зрения сплошная застройка имеет преимущества перед павильонной.

Уменьшению общей площади зон застоя выбросов на территории предприятия способствует сокращение межкорпусных пространств. Дело в том, что при разрыве между зданиями не более 8–10 высот первого из них по потоку воздуха в межкорпусном пространстве скорость ветра падает до нуля. Таковы аэродинамические закономерности движения воздушных масс, и потому в этом месте всегда образуется зона застоя выбросов. Удалить друг от друга корпуса – значит растянуть, увеличить промышленную площадку, что противоречит принципу экономии территориальных ресурсов в промышленном строительстве. Поэтому чем ближе друг к другу стоят корпуса, тем меньше площадь зон скопления загрязнений, их застоя. В то же время существует и минимальный предел для межкорпусного разрыва, равный величине 2,5 высоты первого по потоку корпуса. При меньшем разрыве нарушается возможность сквозного продувания создаваемого пространства.

Количество технологических и транспортных выбросов на площадке производственного объекта, а также их концентрации могут быть снижены системой озеленения и благоустройства. Одна из функций насаждений, санитарно-гигиеническая, на промышленной площадке становится основной.

Количество нейтрализованных растениями веществ зависит от площади озеленения и приемов размещения посадок. Сегодня эта площадь нормируется для всех предприятий одинаково и составляет 15 % от промышленной площадки. Именно такая часть территории производственного объекта должна озеленяться, в основном, формированием газонных посадок с ограниченным использованием деревьев и кустарников, которые, как считается, создают трудности при проветривании участка.

В местах скопления загрязнений целесообразно применять групповые древесные посадки из разновозрастных и разнопородных деревьев и кустарников, размещаемые в свободном порядке. Разновозрастность и разнопородность растений повышает их поглощающую и фильтрующую способности, обеспечивает равномерное выделение кислорода, поднимает жизнестойкость и устойчивость к вредным воздействиям. Групповое размещение увеличивает аэрацию участков за счет возникновения вертикальных конвективных токов воздуха, а свободное нерегулярное размещение групп не нарушает горизонтального перемещения воздушных масс.

Снизить шумовое воздействие могут группы деревьев и кустарников, расположенные вокруг источника шума в шахматном порядке.

Основные транспортные проезды и магистрали на территории производственного объекта часто работают как аэродинамические коридоры, обеспечивая беспрепятственное и быстрое проветривание площадки. Эти условия создаются расположенными вдоль проездов плотными посадками, состоящими только из однопородных деревьев с одинаковой сомкнутостью и ровным фронтом крон, а также высаженным в пределах площади крон кустарником. Такие посадки не должны иметь ярусной, ступенчатой формы, чтобы ветровой поток, во-первых, не тормозился, а во-вторых, чтобы транспортные выбросы блокировались плотными посадками и не распространялись далее по всей площадке предприятия.

Архитектурно-планировочные и градостроительные методы обеспечения чистоты водоемов, прилегающих к производственным объектам, сводятся к зонированию и планировочным мероприятиям, позволяющим избежать случайного сброса загрязнений поверхностными водами (в результате дождей, наводнений и пр.), а также к благоустройству и озеленению прибрежных участков.

Особую группу предприятий составляют производства, потребляющие воду в больших объемах: объекты целлюлозно-бумажной промышленности, некоторые пищевые производства. Естественные или искусственно созданные водоемы часто являются составной частью таких предприятий, и специальные архитектурно-планировочные меры по охране водоемов разрабатываются как часть общей системы экологических мероприятий при проектировании и эксплуатации таких объектов.

Список литературы

1. Шубин, Л. Ф. Архитектура гражданских и промышленных зданий : учеб. для вузов. В 5 т. / Л. Ф. Шубин. – М. : Стройиздат, 1986 – Т.5: Промышленные здания – 335 с.
   
2. Архитектура промышленных предприятий зданий и сооружений: справочник проектировщика. – М. : Стройиздат, 1990. – 638 с.
   
3. Архитектурное проектирование промышленных объектов / В. И. Аникин [и др.]; под общ. ред. В. И. Аникина. – Минск : БГПА, 2000. – 207 с.
   
4. Ким, А. А. Промышленная архитектура / А. А. Ким. – М. : Стройиздат, 1988. – 244 с.
   
5. Морозова, Е. Б. Архитектура промышленных объектов: прошлое, настоящее и будущее / Е. Б. Морозова. – Минск : УП «Технопринт», 2003. – 316 с.
   
6. Хромец, Ю. Н. Современные конструкции промышленных зданий / Ю. Н. Хромец. – М. : Стройиздат, 1982. – 351 с.
   

Оглавление

Введение 3

1 Общие положения проектирования промышленных зданий 3

1.1 Виды промышленных зданий 3

1.2 Технология как основа объемно-планировочного формирования зданий 4

1.3 Принципы формирования архитектуры зданий 5

1.4 Промышленные здания в градостроительной структуре 10

2 Типология и объемно-планировочная структура промышленных зданий 13

2.1 Типы зданий и система их унификации 13

2.2 Факторы, влияющие на формирование объемно-планировочной структуры зданий 15

2.3 Одно-, двух- и многоэтажные здания 17

3 Основы конструктивного решения промышленных зданий 24

3.1 Модульная координация и унификация проектных решений 24

3.2 Особенности конструктивного формирования одно- и многоэтажных каркасных зданий 27

3.3 Универсальные быстровозводимые производственные здания 31

4 Экологические аспекты промышленной архитектуры 35

Список литературы 40

Учебное издание

МАЛКОВ Игорь Георгиевич

МАЛКОВ Игорь Игоревич

КОНОВАЛОВА Ольга Николаевна

АРХИТЕКТУРНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ

И КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Учебно-методическое пособие

Редактор Т. М. Ризевская

Технический редактор В. Н. Кучерова

Подписано в печать 10.06.2010г. Формат 6084 ¹/₈

Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать на ризографе.

Усл. печ. л. 4,65.Уч.-изд. л. 4,16. тираж 150 экз.

Зак. № .Изд. № 103

Издатель и полиграфическое исполнение

Белорусский государственный университет транспорта:

ЛИ № 02330. 0552508 от 09.07.2009 г.

ЛП № 02330. 0494150 от 03.04.2009 г.

246653, г. Гомель, ул. Кирова, 34.