Концепция ландшафтной организации прибрежной зоны Федоровского водохранилища в г. Караганда - Дипломная работа

Практика проектирования прибрежных зон показывает, что наиболее привлекательными формами для отдыха для лиц разных возрастных категорий являются игры, различные спортивные в развлечения, тихий и активный отдых. Водоохранная зона - территория, которая примыкает к береговой линии моря, реки, ручья, канала, озера, водохранилища и на которой устанавливается специальный режим осуществления хозяйственной и иной деятельности в целях предотвращения загрязнения, засорения, заиления водного объекта и истощения его вод, а также сохранения среды обитания водных биологических ресурсов и других объектов животного и растительного мира. Границы исследования определяются изучением вопроса градостроительного развития прибрежных зон в функциональном, архитектурно-планировочном и экологическом аспекте проектирования на примере крупных городов, где прибрежные зоны составляют значительную часть городских территорий и рассматриваются как территориальные резервы для их дальнейшего развития. В его создание участвуют работы с местными и государственными правительственными учреждениями, общественными группами, заинтересованными сторонами и клиенту создавать яркие новое общественное пространство, что вновь сообщество кромки воды и ответил на уникальной истории и промышленной экологии прибрежных зон. В дополнение к принятию Здание года награду за Сады у залива, Сингапура новых реку Калланг Бишен Парк был назван победителем в ландшафте Год категорию.Обзор современного состояния мировой практики в области градостроительного развития прибрежных территорий показал возрастающий интерес к прибрежным зонам по мере роста городов и включения их в систему охраняемых территорий за рубежом, а также недостаточность комплексных региональных исследований проблемы в нашей стране. Прибрежные территории в исследовании по данной тематике рассматриваются как контактные зоны урбанизированного и природного ландшафтов. В исследовании выявлена взаимосвязь формы акватории и композиционно-планировочной структуры крупного города, определены схемы исторического замещения функций, выявлена типология застройки прибрежных зон крупных городов Баланс функционального зонирования прибрежной территории но основным функциям с учетом особенностей планировочной ткани городов (средние показатели баланса территорий составляют: промышленная застройка 20 %, жилая - 10 %, дачный массив - 20% общественная - 10 %, природно-ландшафтная среда-40%; В процессе исследования разработаны модели композиционно-планировочной организации прибрежной территорииКараганда», выбрана с учетом выявления среди жителей города пребывания на Федоровском водохранилище с целью проведения досуга и отдыха. В разработке прибрежной зоны предшествовали предпроектные исследования, которые состояли из определения состава зон прибрежных территорий и эскизного решения планировочной структуры прибережной зоны, а также выбор участка и размещение на нем объекта Кафе-океанариум. Особенности планировочной структуры города во многом определяются характером наличием водоохранных зон и водоемов, наличием связи социально-экономических и природных условий. Караганда», обусловлена отсутствием общей планировочной структуры прибрежной зоны с учетом потребностей разных групп населения. Экономически развивающемуся городу, такому как Караганда необходима зона отдыха и досуга, функционирующая во все времена года, который станет привычным атрибутом образа жизни как для детей, молодежи, так и лиц более старшего поколения[1].В генеральный план прибрежной зоны входит: здание кафе (1200м2), здание гостинцы, здание яхтклуба, здание администрации; входная зона взаимосвязанная с зоной для парковки и зоной пляжа(1000м2),имеющую на своей территории фонтан протяженностью 1 км и прогулочную зону с местами для отдыха посетителей; зона для проведения массовых мероприятий и концертов; зона для рыбалки; зона для ремонта водного оборудования; зона для подачи электроэнергии (щитовая), зона тихого отдыха, спортивная зона, зона детских аттракционов, так же предусмотрены проезды и разворотные площадки для загрузки продуктов в кафе и в торговые павильоны, хозяйственная зона. Относительно высокая стоимость их строительства, связанная со значительным объемом гидротехнических работ и работ по инженерной подготовке территории, экономически оправданна только при большой потребности в парках, поэтому гидропарки строятся, как правило, в больших городах. Технология возведения зданий и сооружений определяет теоретические основы и регламенты практической реализации выполнения отдельных видов строительных, монтажных и специальных работ, их взаимосвязи в пространстве и времени с целью получения продукции в виде зданий и сооружений. В технологической карте приведены: область применения, организация и технологическая последовательность выполнения работ, требования к качеству и приемке работ, калькуляция затрат труда, график производства работ, потребность в материально-технических ресурсах, решения по безопасности и охране труда и технико-экономические показатели.

Генеральный план

Тема дипломного проекта, Концепция ландшафтной организации прибрежной зоны Федоровского водохранилища в г. Караганда, выбрана с учетом требований населения.

Ландшафтная организация - комплекс мероприятий по благоустройству и озеленению территорий для формирования благоприятной внешней среды для жизнедеятельности и отдыха населения в городах, пригородных и курортных зонах, сельской местности с учетом функциональных, эстетических, технико-экономических требований.

Основная требования человека во время пребывания на территории прибрежной зоны: досуга и отдыха. Поэтому задача проектирования прибрежной зоны - создать благоприятные условия для удовлетворения потребностей человека.

Проектирование прибрежных территорий имеет свою специфику, определяемую геоморфологическим строением приречных территорий, почвенными, гидрогеологическими, микроклиматическими условиями, требованиями инженерной подготовки.. Создание новых акваторий и искусственных форм рельефа должно быть направлено на обогащение композиции паркового ландшафта. Неспокойные рельеф, холмы и овраги на отдельных участках парка, можно использовать для устройства роллердромов, амфитеатров, аттракционов, различных парковых сооружений и ландшафтных композиций. На защищенной от паводков части парка размещаются основные парковые сооружения, спортивные площадки, детские игровые городки.

Основной функцией прибрежного парка является отдых у воды и на воде, поэтому в их составе предусматриваются пляжи со спортивными площадками, лодочные станции, яхт клубы, гребные каналы. Основу композиции гидропарков составляют водоемы. Рекомендуемая доля открытых пространств - 65-70% (в том числе водоемов - 40-45%), полуоткрытых - 15-20, закрытых -10-15%. Древесно-кустарниковые насаждения, выполняя декоративную функцию, используются также для укрепления берегов, защиты от ветра, регулирования поверхностного стока.

Практика проектирования прибрежных зон показывает, что наиболее привлекательными формами для отдыха для лиц разных возрастных категорий являются игры, различные спортивные в развлечения, тихий и активный отдых. Надо не только знать сегодняшние культурные запросы людей, предвидеть их изменение, но и уметь быстро реагировать на них, суметь предложить новые формы и виды досуговых занятий.

Совершенствования деятельности населения на территории прибрежных зон по организации досуга отдыха сегодня является актуальной проблемой. И ее решение должно идти активно по всем направлениям.

1. Научно - исследовательский раздел

Водоохранная зона - территория, которая примыкает к береговой линии моря, реки, ручья, канала, озера, водохранилища и на которой устанавливается специальный режим осуществления хозяйственной и иной деятельности в целях предотвращения загрязнения, засорения, заиления водного объекта и истощения его вод, а также сохранения среды обитания водных биологических ресурсов и других объектов животного и растительного мира.

1.1 Проектирование парков и прибрежных зон

Проектирование парков в районах близлежащих водоемов имеет свою специфику, определяемую геоморфологическим строением водных территорий, почвенными, гидрогеологическими, микроклиматическими условиями, требованиями инженерной подготовки. Парковый ландшафт включает естественные и искусственные водоемы и водотоки, образуемые при намыве участков под застройку, дамбы для защиты аллей и парковых сооружений от паводковых вод, ветрозащитные насаждения. Создание новых акваторий и искусственных форм рельефа должно быть направлено на обогащение композиции паркового ландшафта. Неспокойные рельеф, холмы и овраги на отдельных участках парка, можно использовать для устройства роллердромов, амфитеатров, аттракционов, различных парковых сооружений и ландшафтных композиций.

Особенностью парков на водных территориях является наличие обширных открытых пространств. Создание в водоохраной зоне больших полян, широких аллей, хорошо проветриваемых и прогреваемых солнцем, позволяет избежать образования очагов холода, наземных туманов и тем самым улучшить микроклиматические характеристики территории. Ассортимент деревьев и кустарников для парков на пойменных землях подбирается с учетом особенностей почв и грунтов, условий затопляемости, морозостойкости растений[1].

Сегодня водохранилище, нуждается в благоустройстве береговой линии и в продуманном использования прибрежной территории. Необходимость разработки таких предложений продиктована высокой востребованностью отдыха и жизнедеятельности населения в прибрежных зонах, с учетом функциональных, эстетических, технико-экономических требований.

Проблема: Несбалансированная территориально-планировочная структура прибрежных территорий; отсутствие четкого рекреационного зонирования и сформированных выходов к водным объектам; неразвитый ландшафтно-экологический каркас в целом. Положение водохранилища усугубляется загрязнением крупными промышленными заводами: «Завод по пр-ву асбестоцементных изделий», «Макинский литейно-механический завод» и «Компания ФУДМАСТЕР-Трэйд», что затрудняет использование прилегающих территорий для целей рекреации и нарушает их экологический баланс.

Целью исследования является выработка комплексной стратегии освоения прибрежной зоны Федоровского водохранилища с четкой концепцией функционального зонирования и размещения архитектурных ансамблей и природно-ландшафтных композиций.

Для достижения заданной цели были поставлены следующие задачи исследования: - определение совокупных проблем береговых зон городов в современных условиях на основе зарубежного опыта их застройки и реконструкции;

- комплексный анализ и выявление закономерностей развития прибрежных территорий;

- обоснование архитектурно-планировочной структуры прибрежных зон, особенностей функционального зонирования с учетом развития градостроительного каркаса;

- разработка градоэкологических принципов стратегического планирования прибрежных зон, основанных на результатах комплексного анализа их территорий;

- предложение градостроительного зонирования прибрежных территорий с учетом новых социально-экономических условий.

Научная гипотеза строится на предположении, что в современных социально-экономических условиях прибрежные зоны, являясь частью городских территорий с различной степенью урбанизации, обладают градостроительным и природно-ландшафтным потенциалом, реализация которого может быть более эффективной в комплексном планировании.

Объектом исследования являются береговые зоны Федоровского водохранилища, характеризующиеся родством природно-климатических и градостроительных условий развития.

Предметом исследования являются закономерности освоения береговых территорий, принципы градо-экологического регулирования и управления развитием прибрежных территорий в условиях рыночной экономики. градостроительный зонирование прибрежный ландшафтный

Границы исследования определяются изучением вопроса градостроительного развития прибрежных зон в функциональном, архитектурно-планировочном и экологическом аспекте проектирования на примере крупных городов, где прибрежные зоны составляют значительную часть городских территорий и рассматриваются как территориальные резервы для их дальнейшего развития. И определены местом географического положения - Федоровское водохранилище в г. Караганда.

Практической и теоретической базой для данного исследования явились: • сравнительный анализ зарубежного и отечественного опыта научных исследований в области парковой архитектуры и градостроительства;

• натурные исследования парков на пойменных территориях, гидропарков и прибрежных зон;

• фотографии объектов.

1.2 Аналоги прибрежных зон

Рисунок 1.1 - Концепция благоустройства реки Троицы. Недалеко от центра г. Даллас. Архитектор Хайнц Франк.

Прибрежная зона в Нью-Йорке. Дамиана Холмс.

Рисунок 1.2 - Прибрежная зона в Нью-Йорке. Дамиана Холмс.

Рисунок 1.3 - Риверсайд Парк Саут в западной части Манхэттена

Растяжение вдоль западной стороне Манхэттена, Риверсайд Парк Саут находится городское чудо на Гудзоне и последнее звено в западной Гринуэй части Манхэттена. В его создание участвуют работы с местными и государственными правительственными учреждениями, общественными группами, заинтересованными сторонами и клиенту создавать яркие новое общественное пространство, что вновь сообщество кромки воды и ответил на уникальной истории и промышленной экологии прибрежных зон.

Это массивная, многофазных проектов радикальных амбиции и историческая область. Сочетание новых зеленых насаждений, новой инфраструктуры, а также обновления знаковых промышленных зданий, генеральный план-первоначально разработана Томасом Balsley Associates в 1991-пришла к жизни, как 13-блок расширения знаменитого парка Риверсайд Frederick Law Olmsted автора. Смелый план призывает к повышенной Шоссе Миллера, долгое барьер между городом и его набережной, которая упала до класса и покрытый с парком, обеспечивающим беспрепятственный доступ от возвышенных районах на их набережной.

Динамичном повествовании ландшафт парка объединяет самые высокие стандарты экологической, социальной и культурной устойчивости. Этот удивительный парк имеет ряд специальных архитектурных сооружений и ландшафтных пространств, которые различаются по масштабу и выделить эмпирические качества парка. Террасы, экспансивный газоны, архитектурные сооружения тени, зоны отдыха, газон курганы, и интимные рощи создают смотровых площадок, места для игры, и сделать один вниз к воде. 40-футовый Изменение класса с улицы тщательно наклонной в драматический спуск к реке с использованием натуральных дорожки, террасы с видом, лестниц и пандусов универсальным доступом. Посетители проходят через устойчивое пейзажа 21-го века, где прибрежные среду приливных трав и бухт сливается со стабилизированным исторических железнодорожных башни козловых и причалы, которые были сохранены в качестве визуальных ориентиров индустриального прошлого сайта. Система циркуляции эспланады, болота, тротуары, исконной среды обитания посадки, и велосипедные дорожки связать отдельные места вместе. Выходит, стенами и террасами двухсот пятидесяти метровый пирс принимать посетителей к берегу и за его пределами.

Рисунок 1.4 - Риверсайд Парк Саут в западной части Манхэттена. Ген.план

Рисунок 1.5 - Риверсайд Парк Саут. Игровое оборудование

Риверсайд Парк Саут в западной части Манхэттена является одним из лучших детских развлекательных парков в мире. Парк был разработан JMD Дизайн. Площадь 300 м2 (рис.1.3), на которой расположены игровые площадки (рис 1.5), набережная, домик на дереве, которые обеспечивает прекрасный вид на реку Парраматта [20].

Рисунок 1.6 - Сингапур. Парк Победы.

Сингапур забив некоторых крупных выигрышей в Всемирном фестивале архитектуры в этом году. В дополнение к принятию Здание года награду за Сады у залива, Сингапура новых реку Калланг Бишен Парк был назван победителем в ландшафте Год категорию. Чтобы создать яркий новый парк, ландшафтные дизайнеры ателье Драйзайтля преобразована непривлекательный конкретного канала в более чем 150 акров парка, который показывает извилистая река и природных водно-болотных угодий (рис.1.6).

Парк в Нерребро

В Копенгагене, Дания, была реализована очень интересная идея. Над ее воплощением в жизнь совместно работали три международные архитектурные фирмы: Superflex, BIG и Topotek 1. В одном из самых многонациональных и социально неустойчивых районов столицы Дании Нерребро был создан необычный парк под названием Superkilen.

Главная особенность парка - это его содержание. В нем находится огромное количество предметов со всего мира. Это своего рода коллекция из 108 предметов, которые можно найти во многих странах мира. Все они были скопированы с оригиналов или специально привезены в Копенгаген.

Концепция парка - многообразие в единстве. Superkilen устроен как «глобальный сад», где в миниатюре представлено разнообразие десятков стран и культур. При участии жителей округа, будущих посетителей парка, авторы проекта создали своего рода коллекцию национальных символов со всего мира: от марокканского фонтана и бразильских лавочек до американских спортивных тренажеров и неоновой пятиконечной звезды, символизирующей Москву. Было создано более 100 объектов «городской мебели».

Парк протягивается на 150 метров в длину и занимает площадь в 30 000 квадратных метров. Конечно, в этом месте для отдыха есть все атрибуты, присущие современным паркам: скамейки, фонари, урны для мусора, разнообразные растения.

Территория парка делится на три зоны и цвета: зеленую, красную(рис.1.7) и черную(1,8).

Рисунок 1.7 - Парк в Нерребро. Красная зона

Рисунок 1.8 - Парк в Нерребро. Черная зона

В красной зоне сконцентрированы спортивные площадки, в том числе для занятия фитнесом на открытом воздухе, площадки для баскетбола и тайского бокса. Тут вы найдете скамейки из Бразилии, Великобритании, Ирана и Швейцарии.

Черная площадь - это место для встреч. Например, жители района могут встретиться у марокканского фонтана, под японскими вишнями или либерийскими кедрами, возле игровой площадки в виде черного японского осьминога или большой неоновой вывески дантиста из Катара. По территории черной площади тянутся белые линии, которые обходят все предметы на своем пути, не затрагивая их.

Зеленая часть парка предназначена для активного отдыха: игры в футбол или бадминтон. Также среди мягких зеленых холмов можно организовать семейный пикник за американскими столиками, покататься на качелях из Кабула или поиграть в настольный теннис на столах для игры из Испании.

Парк представляет собой интересную смесь архитектуры, ландшафтного дизайна и искусства, а его сюрреалистичная коллекция отражает суть и характер района Нерребро[20].

Крепость Werk aan ‘t Spoel от Rietveld Landscape. Кулемборг, Нидерланды.

Крепость Werk aan ‘t Spoel, которая находится в небольшом городе Кулемборг, Нидерланды, с 1794 года является национальным памятником. Она служила сильной защитой для жителей общины от военных нападений. Крепость уже давно не используется по своему первоначальному предназначению. Городские власти решили это исправить и наделить крепость новыми функциями. Ландшафтные дизайнеры из студий Rietveld Landscape и Atelier de Lyon представили результат своей работы(рис.1.9).

Рисунок 1.9 - Крепость Werk aan ‘t Spoel от Rietveld Landscape. Перспективный вид

Крепость Werk aan ‘t Spoel отличалась от традиционных защитных крепостей тем, что она спасала от врагов не своими высокими стенами. Чтобы отвести отряды захватчиков, окружающая местность намеренно затоплялась. Теперь бывший оборонный комплекс превратился в замечательный общественный парк. Зеленые лужайки с густой травой стали отличным местом для того, чтобы отдохнуть, расслабиться, полежав под теплыми лучами солнышка, организовать с семьей или друзьями пикник. Кроме сохранившихся на территории парка исторических сооружений, планируется построить дополнительные объекты, что еще более увеличит его привлекательность среди местных жителей(рис1.9) [20]

Рисунок 1.10 - Крепость Werk aan ‘t Spoel от Rietveld Landscape.Ген.план

Парк в г. Кельце.

Рисунок 1.11 - Парк в г. Кельце. Ген.план

Рисунок 1.12 - Парк в г. Кельце. Перспективный вид.

Парк в г. Кельце открыт в 1971 году в ознаменование 900-летия города. Он создан на месте старых известняковых карьеров, площадь 20 га. Планировочным центром является водоем со скалистым полуостровом, на котором устроены видовые площадки, альпинарий, сохранены Скала геологов и пещеры. Главным архитектурным планировочным узлом является открытый летний театр, построенный в форме амфитеатра и рассчитанный на 7 тысяч зрителей. Посадка деревьев производилась на предварительно террасированных отвалах.

Создание таких парков - образцовый пример рекультивации нарушенных земель. Использование мощной техники и землеройных машин позволяет перемешать миллионы кубометров земли, создавать искусственный рельеф - новые водоемы, холмы, острова, террасы разнообразных форм. Такое преобразование рельефа производится не только на рекультивируемых землях, отводимых под парки, но и почти во всех парках[20].

1.3 Набережная зона Казахстана. Реконструкция набережной в Актау

Практически везде ведутся работы по облагораживанию прибрежной зоны(1.14). Строятся тротуары и детские площадки(1.13). На пляже «Нурплаза» играет музыка, он открылся для посещения[20].

Рисунок 1.13 - Реконструкция набережной в Актау. Перспективный вид.

Рисунок 1.14 - Реконструкция набережной в Актау. Перспективный вид.

1.4 Энергоэффективность проекта

Актуальность проблемы в настоящее время обусловлена неэффективным расходованием природных и материальных ресурсов, значительным сокращением производства тепловой и электрической энергии. Уменьшение темпов снижения спроса на топливо и энергию по сравнению с динамикой производства связано с некоторым ростом энергопотребления в коммунально-бытовой сфере, сельском хозяйстве и промышленности изза недогрузки производственных мощностей и с относительно более медленным падением производства энергоемких ее отраслей.

Строительство, куда входит и промышленность строительных материалов вместе с коммунально-бытовым сектором, обладает громадным и далеко не использованным потенциалом энергосбережения.

Как показывает анализ, в строительном комплексе, энергия потребляется при производстве строительных материалов, их последующей перевозке, в самом процессе строительства, при эксплуатации объекта в течение его срока службы и во время возможного сноса или реконструкции. Сравнение этих видов потребления энергии показывает, что, как правило, больше всего энергии требуется при эксплуатации, что составляет 90% всего потребления энергии.

Используемая для производства строительных материалов и изделий энергия составляет около 8%, а для их перевозки и на строительство объекта - 2%. Таким образом, с точки зрения энергетики, главное внимание при проектировании объектов строительного комплекса следует уделять повышению их эксплуатационных характеристик.

Жилой фонд в Республике Беларусь, с точки зрения энергоиспользования при эксплуатации является весьма неэффективным. Проводимая в прошлые годы политика "дешевых" энергоносителей привела к строительству зданий с низким термическим сопротивлением ограждающих конструкций, а отсутствие средств регулирования и учета расхода тепловой энергии, горячей и холодной воды и природного газа - к расточительному их использованию населением. Завышенному потреблению способствовала также низкая эффективность автономных теплогенераторов и бытовых электроприборов.

Главными техническими факторами, приводящими к повышенным удельным расходам энергоресурсов при строительстве и эксплуатации объектов строительного комплекса являются: ? Использование в проектах зданий ограждающих конструкций с низким уровнем теплозащиты изза несовершенной нормативной базы и острого постоянного дефицита в эффективных теплоизоляционных материалах;

? Сложившаяся ориентация промышленности стройиндустрии на преимущественный выпуск энергоемких стеновых материалов и конструкций (карамзитбетон, железобетон, кирпич);

? Несовершенство систем тепло- и электроснабжения, инженерного оборудования зданий, недостаточная утилизация тепловых выбросов, слабое использование нетрадиционных источников энергии;

? Отсутствие систем регулирования и приборов контроля потребления тепловой энергии зданий и сооружений, несовершенство тарифов за использование тепловой энергии;

? Нарушение принципа комплексности и системности решения вопросов энергосбережения на всех уровнях проектирования, начиная от градостроительных и до инженерных задач. Относительно низкая стоимость топливно-энергетических ресурсов, недостаток нормативных требований к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций, ориентация на приоритетность массивных конструкций из железобетона сделало строительство самым энергоемким в мире. а) “Солнечный” транспорт для аттракционов

Рисунок 1.15 - Беспилотный самолет Heliosc фотоэлементами на крыльях

Беспилотный самолет Helios с фотоэлементами на крыльях. Фотоэлектрические элементы могут устанавливаться на различных транспортных средствах: лодках, электромобилях и гибридных автомобилях , самолетах, дирижаблях и т. д. Фотоэлектрические элементы вырабатывают электроэнергию, которая используется для бортового питания транспортного средства, или для электродвигателя электрического транспорта. В Италии и Японии фотоэлектрические элементы устанавливают на крыши ж/д поездов. Они производят электричество для кондиционеров, освещения и аварийных систем. Компания Solatec LLC продает тонкопленочные фотоэлектрические элементы для установки на крышу гибридного АВТОМОБИЛЯТОУОТА Prius . Тонкопленочные фотоэлементы имеют толщину 0,6 мм, что никак не влияет на аэродинамику автомобиля. Фотоэлементы предназначены для зарядки аккумуляторов, что позволяет увеличить пробег автомобиля на 10 %. Еще 20 ноября 1980 , Стив Птачек совершил полет на самолете Solar Impulse , питающемся только солнечной энергией. На 2010 г. солнечный пилотируемый самолет продержался в воздухе 24 часа.

Электромобили на солнечных батареях (солнцемобили) - этот тип электромобилей, которые передвигаются благодаря энергии солнца . Для питания электродвигателей и подзарядки аккумуляторов использует солнечные батареи . Как обычный электромобиль солнцемобиль передвигается ночью, а днем ему хватает энергии солнца.

В 1982 г. изобретатель Ханс Толструп на солнцемобиле «Quiet Achiever» («Тихий рекордсмен») пересек Австралию с запада на восток со скоростью всего лишь 20 км/ч.

А уже в 1996 г. победитель IV Международного ралли солнцемобилей - «Dream» («Мечта») проехал 3000 км между Дарвином и Аделаидой со скоростью почти 90 км/ч, на отдельных участках 135 км/ч.[1]

Солнечная батарея

Солнечная батарея - бытовой термин, используемый в разговорной речи или ненаучной прессе. Обычно под термином «солнечная батарея» или «солнечная панель» подразумевается несколько объединенных фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов ) -полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.

Солнечная энергия

Солнечный коллектор производит нагрев материала-теплоносителя . Солнечные батареи производят непосредственно электричество

С.К. широко используется как для нагрева воды, так и для производства электроэнергии. Солнечные коллекторы производятся из доступных материалов: сталь, медь, алюминий и т. д., то есть без применения дефицитного и дорогого кремния. Это позволяет значительно сократить стоимость оборудования, и произведенной на нем энергии. В настоящее время именно солнечный нагрев воды является самым эффективным способом преобразования солнечной энергии.

В 2001 году стоимость электроэнергии, полученной в солнечных коллекторах составляла $0,09-$0,12 за КВТ·ч. Департамент Энергетики США прогнозирует, что стоимость электроэнергии, производимой солнечными концентраторами снизится до $0,04-$0,05 к 2015-2020 г.

В 2007 году в Алжире началось строительство гибридных электростанций. В дневное время суток электроэнергия производится параболическими концентраторами, а ночью из природного газа . б) Солнечный водонагреватель для бытовых нужд

Теплоноситель (вода, воздух или антифриз ) нагревается, циркулируя через коллектор, а затем передает тепловую энергию в бак-аккумулятор, накапливающий горячую воду для потребителя.

В простом варианте циркуляция воды происходит естественно изза разности температур в коллекторе и баке-аккумуляторе, который располагается выше.

В более сложном варианте коллектор имеет свой контур, заполненный водой или антифризом. В контур включается насос для циркуляции теплоносителя. Бак может располагаться как непосредственно рядом с коллектором, так и внутри здания.

В тех случаях, когда солнечной энергии недостаточно, температуру воды на нужном уровне поддерживает дополнительный электрический нагревательный элемент, который устанавливают за баком-аккумулятором. Такое решение позволяет повысить эффективность солнечной установки, поскольку КПД солнечного коллектора снижается с ростом температуры теплоносителя.

КПД солнечных коллекторов в первом приближении может быть рассчитан по следующей формуле: , где - расчетное значение КПД, - номинальный (оптический) КПД установки при нормальных условиях, - коэффициент, зависящий от типа и теплоизоляции коллектора, - разность температур теплоносителя и окружающего воздуха(гр. С), E - инсоляция (Вт/кв.м.).

Таблица 1.1 -

Тип коллектора Номинальный КПД Коэффициент

Плоский солнечный коллектор 72-75 3-5

Вакуумный солнечный коллектор с тепловыми трубками 60-65 0,7-1,1

Пластиковый солнечный коллектор 50-60 до 80

Активные системы с открытым контуром

Активные системы с открытым контуром используют насосы для циркуляции воды через коллекторы . Активные системы с открытым контуром являются популярными в регионах с положительными температурами или при сезонном использовании. Могут эксплуатироваться при температурах воздуха до ?20 °C или ?25 °C. в) Солнечная кухня

Солнечные коллекторы могут применяться для приготовления пищи. Температура в фокусе коллектора достигает 150 °С . Такие кухонные приборы могут широко применяться в развивающихся странах. Стоимость материалов необходимых для производства «солнечной кухни» составляет $3 - $7. В развивающихся странах для приготовления пищи активно используются дрова.

Существуют различные международные программы распространения солнечных кухонь. Например, в 2008 г. Финляндия и Китай заключили соглашение о поставках 19 000 солнечных кухонь в 31 деревню Китая. Это позволит сократить выбросы СО2 на 1,7 млн тонн в 2008-2012 гг. В будущем Финляндия сможет продавать квоты на эти выбросы.

Швейцарская компания Clean Hydrogen Producers (CHP) разработала технологию производства водорода из воды при помощи параболических солнечных концентраторов . Площадь зеркал установки составляет 93 м?. В фокусе концентратора температура достигает 2200°С . Вода начинает разделяться на водород и кислород при температуре более 1700 °С . За световой день 6,5 часов (6,5 КВТ·ч/кв.м.) установка CHP может разделять на водород и кислород 94,9 литров воды. Производство водорода составит 3800 кг в год (около 10,4 кг в день).

Водород может использоваться для производства электроэнергии, или в качестве топлива на транспорте. г) Энергоэффективнные растения

Фотоэлектролиз осуществляетсяв фотоэлектрохимических ячейках когда свет используется для электролиза . Другими словами, фотоэлектролиз - это конверсия света в электрический ток , и разложение молекул с использованием этого тока.

Привлекательность фотоэлектролиза для многих инженеров и технологов состоит в его пригодности к электролизу воды на водород и кислород . (В этом случае процесс известен под названием разложение воды.) Для достижения водородной экономики требуется эффективный и недорогой способ производства водорода из природных источников без использования ископаемого топлива . Фотоэлектролиз часто рассматривается, как полностью удовлетворяющий данному условию способ. Фотоэлектролиз часто образно называют водородным «Святым Граалем » за его потенциальную возможность стать жизнеспособной альтернативой нефти , как источнику энергии ; таким источником энергии, который не связан с нежелательными социополитическими эффектами, как нефть при ее добыче и использовании.

Некоторые исследователи работают над реализацией фотоэлектролиза методами нанотехнологии . В самом деле, с подоходящими полупроводниками , нано-фотоэлектролиз воды может однажды достичь большей эффективности чем традиционный фотоэлектролиз. Полупроводники с потенциальным барьером менее чем 1.7 ЭВ якобы могут быть эффективными для нанофотоэлектролиза с использованием Солнца . д) Энергия из биомассы

Растения - один из важнейших непременных источников энергетическое сырья, доступного человечеству. Правда, суммарная эффективность фотосинтеза, если считать по запасенной в биомассе энергии, не так уж высока; даже в оптимальных для растения условиях она не превышает 5…6% поступающей на поверхность Земли солнечной радиации. Обычно же в сельском хозяйстве эта величина составляет около 1%. И, тем не менее, ежегодно на Земле запасается в виде биомассы растений в 10 раз больше энергии, чем потребляет ее человечество. В древесине деревьев, сегодня растущих на планете, заключено столько же энергии, сколько во всех практически доступных запасах угля, нефти и газа.

Осуществляемые в разных странах этанолные программы имеют целью производство горючего преимущественно для карбюраторных двигателей. В то же время заслуживают внимания перспективы получения из растительного сырья дизельного топлива. В принципе таким топливом может служить, например, подсолнечное или оливковое масло (хотя если заправлять дизель в продовольственном магазине, то нужно брать только самые высшие, рафинированные сорта масла, иначе неизбежно образование нагара). Здесь единственное препятствие - низкий выход масла: гектар подсолнечника или сои дает его всего лишь около тонны. Однако выход масла можно увеличить опять-таки путем селекции. Кроме этого, существуют гораздо более продуктивные масличные культуры. Например, западноафриканская масличная пальма дает до 4…6 тонн масла с гектара, а недавно выведены новые ее сорта, продуктивность которых достигает 14…16 тонн.

Биомассой называется любая органика, образующаяся за счет фотосинтеза. Ее энергетическое использование непосредственное применение в виде топлива или переработка в различные его виды. Здесь существует несколько способов. Биомассу можно сжигать, а также превращать в метан (природный газ) или спирт, которые используются как топливо.

Получение метана (природного газа). Питание бактерий органикой в анаэробных условиях сопровождается выделением так называемого биогаза, на две трети состоящего из метана. Использование биогаза в качестве источника энергии таит в себе большие возможности. Например, Ричард Уэйбрайт, владелец молочной фермы с 2 тыс. коров в Мейсон-Диксоне близ Геттисберга (Пенсильвания), сбраживает навоз в анаэробных ферментерах, а получаемый биогаз использует как топливо для выработки электричества, которого хватает не только для удовлетворения всех энергетических потребностей его хозяйства, но и на продажу. Избыток тепла от работы генераторов идет на обогрев ферментеров и отопление построек, а богатый биогенами ил, остающийся после сбраживания, вывозится на поля в качестве органического удобрения. По расчетам Уэйбрайта, только экономия электроэнергии и ее продажа приносят ему около 100 тыс. долларов в год, не считая выгоды от использования собственных удобрений. Один ватт его энергосистемы обходится в 80 центов, что гораздо дешевле, чем на угольных ТЭС и АЭС (3 и 5 долларов соответственно).

Если бы все молочные фермы США переняли этот опыт, мы получали бы от коров больше электричества, чем сейчас на АЭС, причем оно стоило бы намного дешевле, не говоря уже об устойчивости и экологической безвредности такого энергоресурса. Канализационный ил вполне можно перерабатывать аналогичным образом, однако до сих пор мало кто этим интересуется. Короче говоря, здесь перед нами огромные возможности.

На уровне более мелких хозяйств эта идея нашла применение в Китае, где миллионы крестьян сбраживают в герметично закрытой яме сельскохозяйственные отходы, а образовавшийся биогаз используют как топливо для приготовления пищи. Такой вариант можно рекомендовать в качестве прекрасной замены дров для всех стран Третьего мира.

1.5 Экономические основы энергосбережения

Экономическая эффективность энергосбережения определяется путем сравнения стоимости производства дополнительной энергии и затрат на ее экономию. Для того чтобы оценить, насколько обоснованным является конкретное мероприятие, необходимо четко представлять затраты на увеличение производства энергии, поскольку именно от них зависит уровень эффективности. Другими словами, требуется информация о величине замыкающих затрат на производство конкретного вида энергоресурса. В свою очередь эти затраты зависят от соотношения свободных производственных мощностей и объемов потребления. Для электроэнергии ситуация выглядит следующим образом: если энергосистема дефицитна по мощности, замыкающие затраты совпадают либо со стоимостью увеличения закупки энергоресурса со стороны (при наличии соответствующей возможности), либо - со стоимостью строительства дополнительных мощностей. Если же энергосистема самодостаточна или избыточна, то в качестве замыкающих затрат используются топливные издержки на соответствующей станции/блоке, который замыкает баланс. Для других видов энергоносителей ситуация абсолютно аналогична; при наличии незагруженных производственных мощностей расходы на дополнительное производство совпадают с краткосрочными замыкающими затратами - переменными издержками производства, а в случае дефицита мощности они превращаются в долгосрочные замыкающие затраты - к переменным издержкам добавляются замыкающие затраты на мощность. Повышение эффективности использования энергии у конечного потребителя ведет к снижению потерь в процессе транспортировки и распределения, уменьшению нагрузки на окружающую среду, что также должно учитываться при сравнении "генерирующих" и "эффективных" технологий.

Энергосбережение влияет на цену/тариф энергетического ресурса, причем это воздействие отличается для ресурсов разных видов. Тариф на электрическую и тепловую энергию устанавливается на основе средних затрат на производство. Изменение цены/тарифа на энергоноситель в результате реализации энергосберегающих мероприятий определяется соотношением замыкающих и средних затрат.

Ресурсосберегающие программы уменьшают объем производства энергоснабжающей компании. Воздействие ресурсосбережения на тариф определяется соотношением замыкающих и средних затрат на производство. Если замыкающие затраты выше средних, то энергосбережение ведет к снижению тарифа. Такая ситуация характерна для дефицитных энергосистем, поскольку в их положении происходит экономия самых больших расходов, связанных со строительством дополнительных мощностей. При наличии достаточного количества генерирующих мощностей или возможности увеличения импорта энергоресурса снижение объемов производства, наоборот, ведет к росту тарифа.

В принципе, участие в реализации энергосберегающих мероприятий происходит на добровольной основе, поэтому с точки зрения повышения эффективности использования энергии потребители делятся на две категории: участников программ и неучастников. Поскольку активная реализация энергосберегающих мероприятий влияет на тариф, то действия участников во многом определяют тариф для неучастников. Поэтому существуют разные позиции, исходя из которых можно оценивать энергосберегающие мероприятия.

С позиции государства мероприятие оценивается исходя из минимизации суммарных затрат всех участников. Другими словами, при реализации ресурсосберегающей стратегии развития энергосистемы критерий оценки не совпадает с минимумом тарифа.

С позиции потребителя-участника, экономическая оправданность подразумевает, что дополнительные затраты на приобретение эффективного оборудования по крайней мере окупаются за счет экономии в эксплуатационных издержках за срок жизни оборудования.

С позиции энергоснабжающей организации, эффективность энергосбережения определяется соотношением прибыли, которую компания может заработать в результате увеличения объемов производства энергоресурсов, с прибылью, получаемой компанией благодаря реализации энергосберегающих мероприятий. Как правило, цена электроэнергии выше краткосрочных замыкающих затрат, а постоянные затраты покрываются при производстве планового объема энергоресурса. Следовательно, отказ от производства сверхплановой продукции лишает поставщика дополнительной прибыли. Отсюда понятно отношение энергоснабжающей компании, хотя его можно изменить, введя соответст

1. Обзор современного состояния мировой практики в области градостроительного развития прибрежных территорий показал возрастающий интерес к прибрежным зонам по мере роста городов и включения их в систему охраняемых территорий за рубежом, а также недостаточность комплексных региональных исследований проблемы в нашей стране. Прибрежные территории в исследовании по данной тематике рассматриваются как контактные зоны урбанизированного и природного ландшафтов.

В исследовании выявлена взаимосвязь формы акватории и композиционно-планировочной структуры крупного города, определены схемы исторического замещения функций, выявлена типология застройки прибрежных зон крупных городов

2. В рамках исследования проведен анализ прибрежной территории

Баланс функционального зонирования прибрежной территории но основным функциям с учетом особенностей планировочной ткани городов (средние показатели баланса территорий составляют: промышленная застройка 20 %, жилая - 10 %, дачный массив - 20% общественная - 10 %, природно-ландшафтная среда-40%;

- инвестиционную привлекательность прибрежных зон;

- типологию береговых зон по их местоположению в структуре города (центральные, срединные, периферийные) и по продолжительности их использования (кратковременное, повседневное, длительное);

- сезонность использования береговых территорий (в жаркий и в холодный периоды с определением основных функциональных зон и их объектного наполнения);

- экологическое состояние атмосферного воздуха, почвы на побережье, воды в акватории и состояние озеленения прибрежных территорий

3. В процессе исследования разработаны модели композиционно-планировочной организации прибрежной территории

- сохранение реки Нура, расположение близ нее фонтанов;

- размещение причалов и пирсов;

- целесообразное размещение детской зоны на территории небольшого и неглубокого водоема;

- размещение места для рыбалки в тихом и отдаленном месте;

- размещение домов отдыха вблизи от пляжа;

размещение зоны массовых мероприятий;

- проектирование детского кафе с океанариумом;

- размещение яхтклубов;

- организация транспорта;

- организация электроснабжения, канализации и водопровода;

- расположение санитарно-защитной зоны вблизи промышленной зоны.

4. В ходе исследования раскрываются наиболее общие градостроительные и градоэкологические принципы по ведению проектирования и строительства в прибрежной зоне.

Принципы функциональной организации прибрежной территории: - развитие береговых территорий основывается на принципах непрерывности, многоуровенности, равномерности распределения функций;

- для прибрежных зон каждого типа (центральных, срединных, периферийных) устанавливается ориентировочный баланс территорий жилого, общественного и рекреационного назначения.

Принципы планировочной организации прибрежной территории: - зонирование территорий производится с учетом планировочной структуры города;

- планирование береговой зоны осуществляется по сформированным планировочным моделям («узловая», «рядная», «линейная»);

- развитие прибрежных территорий и города в целом происходит параллельно с интеграцией рекреационной функции в глубину застройки.

Принципы композиционной организации прибрежной территории: - многоплановая композиция застройки определяется повышением высотности в глубину городской территории;

- чередование природных и застроенных пространств рекомендуется для высокого рельефа;

- раскрытие глубинных планов рекомендуется для низкого рельефа;

раскрытие визуальных осей в сторону акватории является предпочтительным для всех типов моделей.