аспирант с 01.01.2022 по 01.01.2024
г. Санкт-Петербург и Ленинградская область, Россия
УДК 721.001 Предварительные исследования. Составление задания на проектирование, программирование
В настоящее время в большинстве стран происходит изменение национальной политики по утилизации отходов: от захоронения на полигонах (свалках) к переработке и вторичному использованию. В Китае при выборе способа утилизации в первую очередь рассматривались мусоросжигательные электростанции, поскольку они занимают небольшую площадь, быстро перерабатывают отходы, сокращают их количество, не загрязняют окружающую среду и имеют высокую степень извлечения энергии. Тем не менее, существующие объекты, в большинстве своем, монофункциональны, а территории их размещения носят депрессивный характер. Это приводит к социальному неприятию населением и отказу от строительства мусоросжигательных электростанций в необходимом количестве. Целью данной статьи является определение принципов функционально-планировочной организации мусоросжигательных электростанций в Китае. Изучен существующий опыт реализации и проектирования многофункциональных мусоросжигательных электростанций в Китае, выполнен графический анализ градостроительного размещения и организации участков, определены основные блоки, входящие в состав объектов, установлены функционально-планировочные взаимосвязи между ними. Изучены варианты формообразования и архитектурного воплощения объектов мусоропереработки. Результатом исследования является формулировка принципов функционально-планировочной организации многофункциональных мусоросжигательных электростанций в Китае.
архитектура, функционально-планировочные решения, мусоросжигательная электростанция, отходы, Китай
Введение. Проблема безопасной утилизации отходов и изменения принципов обращения с ними актуальны для всего мира. Китай не является исключением [1]. С 2017 года в стране изменилась государственная политика по обработке отходов: от захоронения на полигонах (свалках) к переработке и вторичному использованию [2].
В связи с активным развитием экономики Китая потребность в ресурсах резко возросла. Поэтому сжигание и последующее производство электроэнергии стало одним из альтернативных путей, как оптимизации переработки отходов, так и решения нехватки естественных энергоресурсов. Поэтому здания мусоросжигательных электростанций интенсивно интегрируются в энергетическую систему Китая [3].
Китай строит мусоросжигательные электростанции с 1989 года, и количество мусоросжигательных электростанций по всей стране увеличилось со 138 в 2012 году до 463 к концу 2020 года, с мощностью утилизации 567 800 тонн в день [4]. Однако большинство объектов моно функциональны, не имеют эстетического решения образа, их архитектура утилитарна, что ведет к социальному непринятию населением. Более того, в некоторых регионах существующих мусоросжигательных станций не достаточно, поэтому требуется интеграция новых объектов. Однако их социальное восприятие населением остается отрицательным [5]. Поэтому необходим поиск гуманизации архитектуры мусоросжигательных электростанций, который может быть достигнут благодаря функционально-планировочным и образным решениям объектов [6].
Целью публикации данной статьи является определение принципов функционально-планировочной организации мусоросжигательных электростанций в Китае.
Поставлены следующие задачи: изучить существующий опыт реализации и проектирования многофункциональных мусоросжигательных электростанций в Китае; выявить основные функциональные блоки, входящие в состав объектов; установить функционально-планировочные взаимосвязи выявленных блоков; предложить принципы функционально-планировочной организации мусоросжигательных электростанций в Китае.
Объект исследования – архитектура мусоросжигательных электростанций.
Степень изученности проблемы. Согласно обзору зарубежных источников по теме развития промышленной архитектуры, в частности архитектуры объектов мусоропереработки, отмечены такие тенденции как гуманизация образа зданий, их интеграция в городскую среду, а также применение принципов устойчивой архитектуры, как на объемно-планировочном, так и на градостроительном уровне. Это отражено в работах российских авторов Шамаевой Т.В., Супранович В.М.
Однако в Китае иные тенденции развития и реализации промышленных объектов. Представленные в работах Ван Сяочунь, Бао Ясянь, Тон Сюэинь сведения и требования подтверждают, в большинстве своем, утилитарный подход к проектированию объектов мусоропереработки.
В статье Мэн Сонгцинь и Ляо Ибинь отмечают, что в дополнение к своему основному назначению электростанции по сжиганию отходов постепенно осваивают и другие функции, такие как строительство озелененных и экологически чистых зданий, интеграция с городской средой, объекты, приносящие пользу району, интеграция с городской функцией, выставочные и научно-практические функции. Использование приемов архитектурного дизайна делает промышленные здания экологически чистыми и служит проводником корпоративной и городской инфраструктуры.
Методы исследования. Для определения функционально-планировочных принципов существующих китайских мусоросжигательных электростанций в качестве основного метода исследования применен комплексный анализ. Изучены существующие примеры полифункциональных объектов мусоросжигания в Китае. Определены характерные особенности градостроительного размещения объектов, их функционально-планировочная структура, в том числе технические требования к производственным помещениям. Выявлена связь между нормативными параметрами объекта и его формообразованием, влиянием технологических процессов на архитектуру зданий.
Основная часть. В качестве примеров полифункциональных объектов мусоросжигательных электростанций выбраны следующие объекты:
- электростанция по сжиганию бытовых отходов в Нинбо Иньчжоу (рис. 1);
- Ханчжоу linjiang environmental energy project (рис. 1);
- проект центра конечной утилизации бытовых отходов в Шанхае фэнсянь (рис. 1);
- проект Шэньчжэньской восточной электростанции по охране окружающей среды (рис. 1);
- проект третьей электростанции по сжиганию отходов в Чунцине (рис. 1);
- проект экологический промышленный парк по переработке отходов города Шаосин (ФАЗА II) проект мусоросжигательная электростанция (рис. 1).
На рисунке 1 представлен графический анализ объектов мусоросжигания в Китае, позволяющий комплексно оценить такие параметры зданий как градостроительное размещение, планировочное зонирование, формообразование, а также образное решение фасадов [7].
Согласно комплексному анализу данных выявлены следующие особенности градостроительного размещения мусоросжигательных электростанций в Китае:
- размещение участка внешне городских границ;
- интеграция объекта в существующую среду;
- диапазон площадей участка 50–230 тыс. кв. м. Большая часть из них сосредоточена на площади 220 тыс. кв. м, а общая площадь зданий составляет 55–66 % от площади участка, причем на производственный блок приходится около 65 % площади зданий, на дополнительный блок –
15 %, на административный блок – 20 %; - транспортная доступность объекта – расстояние от объекта до магистральной дороги или шоссе в основном составляет от 1 до 2 км;
- применение вертикальной планировки для экономии строительных работ: относится к естественному рельефу участка, преобразуемому для адаптации его к строительным и производственным требованиям проекта [8]. Такое расположение не ограничено расстоянием между колоннами, и оно является гибким [9];
- учет преобладающих ветровых направлений;
- композиционное размещение блоков и зонирование на участке – административная зона обычно располагается рядом с входом на территорию завода [10]. Производственный блок является ядром электростанции по сжиганию бытовых отходов и обычно располагается в центральной части завода, включая главную установку, дымовую трубу и погрузочную рампу. Зона водоподготовки создает шум и белый водяной туман, поэтому ее обычно располагают в зоне, удаленной от потока посетителей [11]. Здания и сооружения вспомогательной производственной зоны разбросаны и относительно самостоятельны, некоторые из них удалены от производственного цеха в связи с требованиями противопожарной и взрывобезопасности и расположены на периферии производственного блока в целях безопасности [12];
- наличие дополнительных элементов участка мусоросжигательных электростанций: ландшафтный бассейн, градирня, встроенный водяной насос, очиститель воды, участок аммиака, маслонасосная, бассейн для сбора промышленных сточных вод, станция очистки фильтрата, ясеневая комната.
Рис. 1. Графический анализ полифункциональных мусоросжигательных электростанций в Китае
Функционально-планировочная схема включает следующие блоки [13]:
- Административный блок;
- Производственный блок;
- Дополнительный блок.
Выявленные блоки включают:
- Административный блок – как правило, включает отдельные объекты/элементы, для проживания сотрудников (корпус общежития). Зону офисов (кабинеты сотрудников, переговорные, помещения технического обеспечения, зоны отдыха, приема пищи, санитарные комнаты) и учебный центр (помещения для обучения, лекционные помещения, рекреации, помещения технического обеспечения, зоны отдыха, приема пищи, санитарные комнаты) [14];
- Производственный блок – производственные цеха по сжиганию отходов и получению энергии (машинный зал, центральная диспетчерская, комната химической воды и вспомогательный цех, помещение для очистки дымовых газов, помещение для удаления шлака, помещение для сжигания, платформа для сброса мусора; мусорный бассейн, воздушная компрессорная станция, подсобное помещение, комната обработки летучей золы);
- Дополнительный блок включает помещения для занятий спортом, выставочные пассажи, музеи мусора и т. д.
- К помещениям в блоках предъявляют следующие технические требования:
- главный цех должен быть разделен на зоны управления производством, эксплуатации и технического обслуживания;
- обязательна организация залов для разгрузки мусора, ямы для хранения мусора, помещения для очистки воды, воздушные компрессорные станции, инструментальные помещения, ремонтные мастерские, котельные, централизованное управление паротурбинными и газоотводными станциями, газоподготовка, дымоход, наливная рампа [15];
- яма для хранения мусора - закрытый зал для разгрузки мусора, а платформа для разгрузки мусора – монолитная железобетонная конструкция, геометрические параметры по длине и ширине должны соответствовать требованиям разгрузки мусоровоза;
- под мусороразгрузочной площадкой, располагают вспомогательные цеха: воздушные компрессорные станции, водоочистные и ремонтные мастерские;
- котельная, помещение для отвода шлака и помещение для очистки дымовых газов располагаются последовательно с одной стороны мусорной ямы, а в цехе размещено основное оборудование всего завода – мусоросжигательная печь, котел-утилизатор и устройство для очистки дымовых газов [16]. Высота цеха — самая высокая точка основного цеха, превышает 40 метров;
- комната паровой турбины располагается сбоку от котельной, высота – четыре/пять этажей;
- сторона машинного зала включает распределительную комнату высокого и низкого напряжения, центральную диспетчерскую, кабельную и производственный офис;
- пост управления мусороуборочным краном располагается на одном уровне с площадкой для подачи мусора, обычно в конце мусорной ямы или на противоположной стороне загрузочного бункера;
- вспомогательные помещения, такие как вестибюль, помещения для персонала и т. д., должны иметь непосредственную связь с производством и отвечать технологическим требованиям доступа к нему [17]. Когда общая площадь производственной зоны относительно мала, административные офисы также могут быть расположены в главном здании фабрики [18]. Такая конструкция не только экономит место, но и повышает эффективность коммуникации между управленческим персоналом и производственным персоналом;
- ко всем помещениям и цехам предъявляются такие требования как оптимальная форма плана (то есть соответствующая производственному процессу) и компактные площади;
- смеха организации технического блока – линейная композиция объемов, выстроенных друг за другом, в соответствии с технологическими процессами производства [19];
- конструктивные решения должны учитывать требования к транспортировке и хранению мусора в сочетании с требованиями хода строительства проекта [20]. Поэтому главный корпус здания мусоросжигательной электростанции имеет железобетонный или гнутый каркас, дополненный решетчатой структурой [21].
Таким образом, смеха организация технического блока представляет собой линейную композицию объемов, выстроенных друг за другом, в соответствии с технологическими процессами производства (рис. 2) [22].
|
|
||||
|
Прием и хранение отходов 1 Разгрузочный зал 2 Яма для мусора 3 Кран для отходов 4 Диспетчерская
|
Сгорание, котел и выработка энергии 5 Загрузочный бункер 6 Дозатор-питатель 7 Поворотная решетка для сжигания отходов 8 Золоуловитель 9 Конвейер шлака 10 Первичная подача воздуха 11 Вентилятор рециркуляции вторичного воздуха/дымовых газов
|
12 Впрыск вторичного воздуха/рециркуляции дымовых газов 13 Вспомогательный бумер 14 Четырехходовой котел 15 Барабан котла 16 Турбогенераторная установка 17 Воздушный конденсатор
|
Очистка дымовых газов 18 уровней впрыска SNCR DeNOx 19 Полусухой реактор 20 Полусухой рукавный фильтр 21 Вентилятор с принудительной тягой 22 Дымоход
|
Расходные материалы и остатки 23 Система транспортировки золы котла 24 Система транспортировки остатков 25 Резервуар питательной воды 26 Силос для гашеной извести 27 Бункер для остатков
|
|
|
||||
Рис. 2. Технологический процесс производства и зонирование мусоросжигательной электростанции
Выводы. Установлена связь между нормативными параметрами объекта и его формообразованием. Для каждого примера выявлена функционально-планировочная схема организации объекта (рис. 3).
Из шести представленных примеров, пять имеют прямоугольные очертания плана для общего объёма здания, и лишь один – круг. Но во всех шести объектах сохранена «линейность» производства. Зона производственного блока в функционально-планировочной организации здания имеет главную роль. Относительно данной зоны размещаются другие блоки, и решается формообразование объекта: несколько композиционных элементов, имеющих различные геометрические очертания. Масштаб – укрупненный. Наблюдается тенденция к использованию большого процента «глухих» фасадных поверхностей, при ярко выраженной симметричной форме объемов.
Административный блок размещается как вне объекта отдельным модулем, так и включается в объём здания мусоросжигательной электростанции.
У всех вышеперечисленных предметов есть дополнительные блоки для выставок, образования и многого другого, что подтверждает возможность реализации полифункциональных объектов мусоропереработки с учетом технологических требованиями процесса утилизации.
Полученные данные позволяют выявить следующие принципы функционально-планировочной организации полифункциональных мусоросжигательных электростанций в Китае:
Рис. 3. Функционально-планировочные схемы организации объектов и их формообразование
- принцип «интеграции» – здание мусоросжигательной электростанции интегрируется в окружающий контекст, с учетом существующего ландшафта, среды, застройки, как на градостроительном, так и на архитектурно-художественном уровне. Другими словами, мусоросжигательная электростанция постепенно превращается из монофункционального объекта в более сложный комплекс со знаковыми архитектурными формами, символизирующими технологии возобновляемой энергии, охраны окружающей среды и научного подхода;
- принципы «оптимизации внутренних процессов» - внутреннее пространство организуется в соответствии с процессом обработки мусора для обеспечения эффективной работы и энергетического восстановления за счет разделения на зоны: приема мусора, сжигания, зоны с оборудованием для генерации электроэнергии и зоны для обработки выбросов и отходов. Организация данных зоны позволяет обеспечивать плавный и эффективный процесс обработки мусора. Внутреннее пространство должно учитывать размещение оборудования, и рабочие зоны, с учетом удобства движения и транспортировки персонала;
- принцип «безопасности» – мусоросжигательные электростанции являются опасными производственными объектами, поэтому организация внутреннего пространства должна учитывать аспекты как пожарной, так и экологической безопасности. Это включает в себя рассмотрение движения персонала, опасности возгорания и выбросов вредных газов, а также принятие соответствующих мер безопасности, таких как установка аварийных выходов, огнестойких стен и автоматических систем пожаротушения. Защита окружающей среды достигается минимизацией негативного воздействия на окружающую среду. Поэтому в организации внутреннего пространства следует учитывать размещение систем очистки выбросов и сточных вод, чтобы эффективно очищать и обрабатывать выбросы и сточные воды, снижая загрязнение атмосферы и водных ресурсов;
- принцип «баланса» – форма и композиция мусоросжигательной электростанции сочетает технические и эстетические требования к решению объекта. Материалы и текстуры могут варьироваться от современных и индустриальных, до естественных и экологически дружественных. Возможно использование стекла, металла, бетона, кирпича, дерева и других материалов, которые подчеркивают функциональность и эстетику здания;
- принцип «света и тени» – разработка нескольких «сценариев» освещения фасадов и использование цветовых акцентов, для создания эффектов восприятия фасадов и выявления архитектурных деталей в разное время суток/время года. Возможно использование искусственных элементов, таких как муралы, скульптуры или инсталляции, чтобы придать зданию уникальность и художественный характер. Эти элементы могут быть связаны с темой утилизации отходов или с символикой экологической устойчивости.
Приведенные функционально-планировочные принципы позволяют применять инновационные подходы создания архитектуры мусоросжигательных электростанций в Китае, гуманизировать облик зданий, преодолеть такие социальные проблемы как неприятие населением мусоросжигательных объектов, сокращение «депрессивных» промышленных зон и обеспечить гармоничную интеграцию объектов в окружающий контекст.
1. Ван Сяочунь. Проектирование и применение мусоросжигательной электростанции // Электроэнергетика Внутренней Монголии. 2014. №6(32). С. 212-214. DOIhttps://doi.org/10.3969/j.issn.1008-6218.2014.06.022.
2. Министерство жилищного строительства и городского и сельского развития и др. Уведомление о комплексном проведении работ по классификации бытовых отходов в городах уровня префектуры и выше по всей стране - 2019 г. [Электронный ресурс]. Систем.требования: AdobeAcrobatReader. URL: http://www.mohurd.gov. cn/wjfb/201906/t20190606_240787.html (дата обращения: 09.04.2023).
3. Шао Шиксюэ. Состояние развития и перспективы городской мусоросжигательной энергетики [Дж] // Товар и качество. 2017. №48(13). С.33-35. DOIhttps://doi.org/10.3969/j.issn.1006-656X.2017.48.011.
4. Цао Айфан, Фань Ици. Объем вывоза мусора в центральном городе Нинбо превысил 5000 тонн [Электронный ресурс]. Систем. требования: AdobeAcrobatReader. URL: http://www.cn-hw.net/html/china/201507/50012.html (дата обращения: 16.04.2023).
5. Бюллетень о состоянии экологической среды Автономного района Внутренняя Монголия на 2022 год - 2023 [Электронный ресурс]. Систем. требования: AdobeAcrobatReader. URL: https://www.cenews.com.cn/news.html?aid=1067267 (дата обращения: 10.05.2023).
6. Го Цзэюй. Тенденции развития архитектуры мусороперерабатывающих объектов Китая // LXXVI Региональная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных. Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. 2023. №4.С.45-49.
7. Ду Сянфэй., Шу Пинцзэн. Краткая дискуссия о деиндустриализационной трансформации зданий электростанций // Теоретические исследования городского строительства. 2018. №24. С. 60-61.
8. Ван Дапэн. «Деиндустриализация» промышленного архитектурного проекта на примере нескольких проектов электростанций, работающих на отходах // Книжный город. 2018. №06. С. 79-86.
9. Бао Ясянь. Обсуждение проекта электростанции по сжиганию бытовых отходов // Инженерия окружающей среды. 2012. №6. С. 118-121.
10. Анлэ, Ян Чжихуэй., Чжоу Яхуэй. Метод деиндустриализации архитектурного проектирования // Журнал Уханьского университета. 2017. №11(50).С.78-82.
11. Тон Сюэинь. Анализ и исследование «деиндустриальных» методов проектирования промышленных зданий // Управление химической промышленностью. 2018. №2. С. 179-180. DOIhttps://doi.org/10.3969/j.issn.1008-4800.2018.05.145.
12. Ли Шипин. Краткая дискуссия об управлении охраной окружающей среды на мусоросжигательных электростанциях // Управление и технологии малых и средних предприятий (первый выпуск). 2018. №7. С. 12-13. DOIhttps://doi.org/10.3969/j.issn.1673-1069.2018.19.
13. Го Цзэюй., Супранович В.М. Функционально-планировочная организация мусоросжигательных электростанций в китае // Сборник научных трудов кафедры архитектурного проектирования за 2022-2023 гг. Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. 2023. №5. С. 41-45. DOI:721.011.12/725.4.
14. Чжан Ли. Анализ источников загрязнения окружающей среды, а также меры по предотвращению и контролю на мусоросжигательных электростанциях // Гуанчжоуская химическая промышленность. 2018. №46(09). С. 63-64. DOIhttps://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9677.2018.09.03.
15. Ли Гэнтао. Дизайн фасадов промышленных зданий в новой среде.// Строительные материалы и отделка.2018. №8(85). С. 112-113. DOIhttps://doi.org/10.3969/j.issn.1673-0038.2018.35.067.
16. Мэн Сунцинь. Дискуссия о проекте деиндустриализации внешнего фасада мусоросжигательной электростанции.//Шаньдунские промышленные технологии.2018. №10(32). С. 107-108. DOIhttps://doi.org/10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.098.
17. Ляо Ибинь, Сунь Ху. Ван Е. О «деиндустриализации» архитектурного планирования и проектирования // Исследования теории городского строительства. 2019. №7. С. 90-91. DOIhttps://doi.org/10.19569/j.cnki.cn119313/tu.201907079.
18. Ли Юнь. Анализ природоохранных мероприятий на городских мусоросжигательных электростанциях // Bohai Rim Economic Outlook. 2017. №7. С. 122-123.
19. Жэнь Цюнь. Исследование городской мусоросжигательной электростанции // Сианьский университет архитектуры и технологий. 2014. № 5. С. 65-66. DOIhttps://doi.org/10.7666/d.y616794.
20. Юй Ин, Сюй Цзюньцзянь, Шэнь Чунянь. Проект и концепция деиндустриализации электростанции Хуанэн Чансин // Архитектура Чжэцзян. 2013. № 09. С. 10-11.
21. Чжу Хао. Оптимальная стратегия проектирования новых ресурсных теплоэлектростанций с точки зрения участия общественности (Д). // Гуанчжоу: Южно-Китайский технологический университет. 2020. №5. С. 66-68.
22. Шамаева Т.В. Устойчивое развитие архитектурного облика промышленных объектов на примере зарубежного опыта // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2022. №12. С. 46-61. DOI:https://doi.org/10.34031/2071-7318-2022-7-12-46-61.
