Руководство по автономным архитектурам

Любой, кто живет в большом городе, возможно, мечтал переехать в другое место и жить изолированно, в доме среди деревьев или на пустынном пляже. Во время пандемии и бесконечных месяцев карантина многим, возможно, пришла в голову такая же идея. Каким бы романтичным и соблазнительным это ни казалось, жизнь в глубине природы сопряжена с некоторыми важными практическими проблемами. Редко кто-то отказывается от привычных небольших удобств, таких как включение крана или зарядка мобильного телефона. Если место на самом деле удалено, в нем может не быть электричества, питьевой воды, газа, канализации или сбора твердых отходов. Но остается несколько возможностей для жизни с комфортом и без соседей. Каковы основные решения для этого и как архитектурный проект может обеспечить автономную жизнь?

Жизнь вне сети требует осознания всего, что дом потребляет и производит, экосистемы, которая, желательно, должна представлять собой замкнутый цикл. Баланс никогда не может быть отрицательным. Другими словами, если дом потребляет больше, чем производит, нет возможности оплатить излишек, как мы привыкли в городах. В то же время, если что-то осталось, значит, оно было использовано недостаточно и ресурсы были потрачены впустую. Без городской инфраструктуры, которая обеспечивает нас повседневными удобствами, самодостаточный дом или поселок должен быть в состоянии обеспечить все средства для жизни на местном уровне.

Вода

Хотя на первый взгляд электричество может показаться наиболее важным ресурсом, водоснабжение жизненно важно для нашего выживания. Для этого необходимо определить один из трех наиболее распространенных источников безопасной воды: близлежащий водоем (озеро или исток реки), колодец или собранную дождевую воду. Вода из артезианских скважин или дождевых систем предпочтительно должна проходить через систему фильтрации перед использованием для потребления. Однако для перекачивания воды из подземной цистерны, озера или для питания некоторых фильтрующих устройств необходима электроэнергия.

Электричество

Для производства электроэнергии в автономных системах солнце и ветер являются основными доступными возобновляемыми источниками. Бытовые ветровые системы по-прежнему относительно дороги, но они могут быть хорошим вариантом при благоприятных погодных условиях. Эта система состоит из ветряной турбины, которая улавливает кинетическую энергию ветра через свои пропеллеры и преобразует ее в электрическую энергию. Аккумуляторы хранят энергию и поставляют ее в отсутствие ветра. Еще одним важным компонентом является инвертор, который преобразует постоянный ток (DC) этой энергии, хранящейся в батареях, в переменный ток (AC), подходящий для использования в бытовой технике и другом оборудовании. Небольшие авиационные генераторы вырабатывают мощность примерно до 100 кВт.

Но наиболее распространенным способом получения электроэнергии из сети является использование солнечной энергии. По данным GOGLA (Глобальной ассоциации автономной солнечной промышленности), автономная солнечная индустрия значительно выросла за последние 10 лет, превратившись в динамичный рынок с оборотом в 1,75 миллиарда долларов в год, который продолжает работать с устойчивой кривой роста. в настоящее время обслуживает 420 миллионов пользователей. Конечно, это касается не только потенциальных отшельников. В мире 840 миллионов человек по-прежнему не имеют доступа к электричеству, а более 1 миллиарда живут подключенными к ненадежным сетям. Автономная солнечная энергия также может служить различным продуктивным целям для этих групп населения, приводя в действие солнечные водяные насосы (SWP), холодильные хранилища или оборудование для пищевой промышленности.

Фотоэлектрическая автономная система состоит из нескольких частей. Во-первых, массив солнечных панелей улавливает солнечное излучение и преобразует его в электрическую энергию. Эта энергия будет поступать на контроллер заряда, который продлевает срок службы аккумуляторов, позволяя им всегда получать достаточный заряд. Контроллер также отвечает за зарядку и разрядку аккумуляторов. И батареи, и фотоэлектрические панели должны быть подключены к инвертору, что позволит использовать электрическую энергию в переменном токе, поскольку все пластины производят энергию в постоянном токе.

Независимо от системы, важно, чтобы в автономном сооружении было достаточно места для всего этого оборудования и устройств, чтобы они были доступны и их можно было легко обслуживать.

Мусор и сточные воды

Еще одна проблема в автономном строительстве связана с отходами. Органические твердые отходы можно компостировать, а твердые вещества, пригодные для вторичной переработки, необходимо отправлять в соответствующие пункты назначения. Без городского сбора мусора, который позволит нам собрать мусор и дистанцироваться от него, жильцы столкнутся с огромным количеством отходов, образующихся в здании.

Проблема образования отходов имеет решающее значение, особенно для предотвращения загрязнения тех же источников воды, которые используются для подачи воды. Что касается сточных вод, есть несколько вариантов адекватной очистки. Наиболее распространенным выбором для очистки сточных вод в местах, где нет сети, является септик. Операция проста: сточные воды попадают в яму, где твердые отходы оседают, на поверхности образуется корка, а сточные воды остаются между слоями, стекая в раковину. Бактерии, которые живут внутри септика, переваривают органическую фракцию, помогая устранить твердые частицы и удалить большую часть запаха. Сточные воды медленно просачиваются в слой гравия и почвы ниже. Несмотря на возможность выполнения этой первичной очистки, эффективность септика низкая и ограниченная, и он может загрязнять почву и создавать неприятные запахи. Кроме того, может потребоваться периодическое опорожнение, что может быть сложным в отдаленных районах.

Одной из возможностей более адекватной очистки сточных вод из ямы с использованием весьма изобретательной системы, но с небольшими технологиями, является система корневой зоны. В этом случае фильтрация осуществляется камнями, а также растениями, которые своими корнями захватывают питательные вещества из нечистот и возвращают чистую воду в почву. Сточные воды, предварительно отфильтрованные септиком, проходят по путям резервуара, проходя ступени с камнями и песком разного размера, пока не возвращаются в воздух в виде уже чистого водяного пара, возвращающегося в круговорот воды. и делая себя более дружелюбным для окружающей среды.

Другой вариант, широко используемый в отдаленных местах, — это сухой туалет или биотуалет. В этом случае остаток превращается в компост, который можно использовать для удобрения растений. В более традиционных сухих горшках при каждом использовании контейнер необходимо засыпать опилками, чтобы, когда он заполнится, его можно было поместить в компостер, который будет разлагать органические вещества с помощью присутствующих бактерий. На рынке уже есть современные компостные туалеты, которые не имеют запаха и очень эффективны.

Также есть возможность переработки сточных вод. Для этого пользователи должны сначала отделить серые воды от черных. Первый относится к сточным водам из стиральных машин, душевых кабин и раковин в ванных комнатах; второй — из туалетов. Благодаря физической, химической или биологической очистке, которая удаляет большую часть примесей из сточных вод, этот первый тип сточных вод можно повторно использовать для непитьевых целей, таких как орошение и туалеты.

Для борьбы с черными водами пользователи могут использовать биореагенты, которые действуют за счет анаэробных микроорганизмов (при отсутствии кислорода). Биодигестер состоит из герметично закрытой камеры, в которой организмы потребляют разбавленное водой органическое вещество посредством ферментации, расщепляя его. В результате такого биопереваривания образуются биогаз и биоудобрения. Первый можно использовать даже для питания печей. Разумеется, каждое из представленных здесь решений должно быть разработано с учетом потребностей и возможностей каждого проекта и сопровождаться рекомендациями опытных специалистов.

Карантинная кабина Voxel хорошо иллюстрирует эти концепции. Это был проект, разработанный командой, состоящей из студентов, специалистов и экспертов магистратуры по экологическим зданиям и передовым биогородам (MAEBB) Института передовой архитектуры Каталонии (IAAC) Valldaura Labs. Дом, спроектированный как карантинный домик, рассчитан на одного жителя на 14 дней, обеспечивая все материальные потребности на время изоляции. Система водоснабжения включает в себя сбор дождевой воды, которая фильтруется через растительность на террасах, а также перерабатывает бытовые и очистительные воды в автономной биогазовой системе, которая генерирует топливо, пригодное для приготовления пищи и отопления, а также производит бытовые удобрения в качестве побочных продуктов. Кроме того, он производит всю свою электроэнергию с помощью солнечных батарей, а его конструкция сделана из дерева, добытого на самой земле.

В автономных и самодостаточных конструкциях и проектировщик, и жильцы должны быть гораздо более осторожными и осознавать воздействие на окружающую среду. Проект обязательно должен быть энергоэффективным, чтобы не нуждаться в многочисленных и дорогостоящих системах улавливания энергии. Для обеспечения теплового комфорта здания (отопление или охлаждение) следует, по возможности, искать естественные и возобновляемые решения. Житель проекта такого типа также должен знать обо всех работающих системах и полностью подключаться к функционированию здания, включая выработку энергии, ее потребление, круговорот воды и образующиеся отходы. Дом становится устойчивой экосистемой, а его обитатели — важной частью баланса.

Эта статья является частью темы : Автоматизация в архитектуре. Каждый месяц мы подробно исследуем тему с помощью статей, интервью, новостей и проектов. Узнайте больше о наших ежемесячных темах. Как всегда, в мы приветствуем вклад наших читателей; Если вы хотите представить статью или проект, свяжитесь с нами.