Энергоактивные здания - Многофункциональные гидрогелиокомплексы

В В. Захаров
Гидроузел является крупным промышленным сооружением, имеющим комплексное назначение. Он позволяет получать гидроэлектроэнергию, прокладывать глубоководный путь на значительном протяжении реки, осуществлять забор воды из реки и отвод ее по каналам для орошения, обводнения и водоснабжения и т. д. Поскольку гидроэлектростанции не имеют вредных отходов, они не требуют создания санитарно-защитной зоны. ГЭС представляет сложный технологический комплекс гидротехнических сооружений, расположенный на территории, окруженной водой, и является относительно экологически чистым. Эти факторы, а также наличие плотин, которые встречаются во всех системах гидроэнергетических узлов, во многих случаях создают идеальные условия для наделения гидроузла еще одной функцией, а именно, образования на его базе многофункционального гидрогелиокомплекса.
Состав и тип гидрогелиоэнергетических сооружений, их размеры, форма, конструктивные особенности, стоимость и условия работы зависят от их назначения, а также от топографических, гидрологических, инженерно-геологических и природно-климатических условий района возведения. Поскольку конкретные природные условия в совокупности практически не повторяются, объемнопространственной композиции каждого отдельного гидрогелиокомплекса свойственна глубокая индивидуальность, определяющая своеобразие его архитектурного решения.
Важным и ответственным элементом гидрогелиоэнергетического узла является плотина — подпорное сооружение, поднимающее воду на необходимую высоту и подвергающееся воздействию различных сил, среди которых основной является горизонтальная сила давления воды. Конструкции плотин по принципу работы бывают гравитационные, в которых сопротивление действию горизонтальных сдвигающих сил оказывает в основном лишь собственный вес сооружения, и облегченные — арочные и контрфорсные плотины, в которых горизонтальная нагрузка от воды передается почти полностью берегам и основанию сооружения.
В отличие от большинства промышленных предприятий, где строительная часть образует пространство для размещения различного технологического оборудования, конструкции и основное оборудование гидро-солнечной электро станции составляют нераздельное целое. В каждом конкретном случае создается индивидуальная конструктивная система, запроектированная в соответствии с принятыми типами основного оборудования — турбинами и генераторами, где тело плотины может являться также основанием для поярусной установки гелиостатов. Это высотное сооружение с солнечным парогенератором, включающее турбины генератора, системы автоматического слежения за солнцем и системы теплового аккумулирования (рис. 5.44 и 5.45).
Взаимодействие неразрывно связанных между собой строительной части и оборудования ГЭС и солнечной электростанции (СЭС) обеспечивает получение электрической энергии. Таким образом, система ГЭС — СЭС в целом представляет собой сложный механизм, преобразующий механическую энергию падения воды в электрическую и осуществляющий термодинамическое преобразование солнечной энергии в электрическую или прямое преобразование солнечных лучей в электричество (фотогальванический метод). Здесь две системы взаимодополняют друг друга (рис. 5.46).
Планировочное решение гидрогелиокомплекса теснейшим образом связано с особенностями природно-климатических условий. При разработке архитектурно-планировочных решений необходимо придерживаться следующих общих принципов. Каждое сооружение в составе гидроэлектростанции должно наилучшим образом выполнить свои функции и не мешать работе других сооружений.
При определении мест расположения основных сооружений комплекса необходимо учитывать размещение потребителя энергии, возможности последующей реконструкции и расширения, размещения подсобно-вспомогательных предприятий, постоянных и временных жилых поселков, целесообразность использования напорных сооружений в качестве несущей конструкции для создания промышленно-селитебного гелиокомплекса (рис. 5.47), а также для размещения высотных теплиц с энергоактивными элементами (рис. 5.48), использование тела плотины для размещения при благоприятных условиях гелиотехнических сооружений — установки блоков зеркал, образующих поверхность гиперболического параболоида (концентратор солнечной энергии) (рис. 5.49), и поярусной установки гелиостатов, образующих гелиостатное поле.
Специфика гидротехнических сооружений, обусловленная комплексным характером использования водных ресурсов, местоположением и конструкциями гидроузлов, позволяет выделить их в особую область промышленных сооружений. Местоположение и типы сооружений гидроузла, как правило, обосновываются функционально-технологическими соображениями, которые являются исходными данными для решения гелиотехнических и архитектурных задач. Поэтому архитектор также является лицом, определяющим основной технологический и конструктивный замысел непосредственно гидрогелиоэлектростанции.
Различие природно-климатических условий, разнообразие используемых строительных материалов и гелиотехнических сооружений делают архитектурный облик даже сходных по своим основным параметрам гидрогелиокомплексов неповторимым. Многофункциональный гидрогелиокомплекс оказывает большое влияние на формирование окружающего района, вместе с тем архитектурнохудожественный облик комплекса оказывает огромное эмоциональное воздействие на человека. Все эти особенности создают достаточную свободу для проявления творческой индивидуальности архитектора, без чего невозможно создание архитектурного облика многофункционального комплекса.
В основе любого архитектурного проекта ГЭС—СЭС должен лежать общий замысел объемно-пространственной композиции. Выбор композиции зависит от назначения отдельных сооружений и группы сооружений, входящих в состав комплекса. Уникальность сооружений многофункционального гидрогелиокомплекса на базе гидроузла, гигантский масштаб строительства, количество сил и средств, вложенных народом, сама идея покорения стихии воды и солнца человеком — все это будет оказывать огромное влияние на сознание людей. Облик таких комплексов будет влиять на формирование общественного сознания и вкуса. Весь ансамбль гидрогелиокомплекса должен являться могучим средством монументальной пропаганды.
Экономический эффект гидрогелиокомплексов достигается путем повышения технологичности, улучшения основных эксплуатационных качеств, экономичности и снижения приведенных затрат за счет более стабильной выработки электроэнергии, сокращения длины технологических коммуникаций, упрощения конструктивных решений, уменьшения количества строительных материалов для них и высвобождения больших территорий при блокировке и органичном слиянии различных функций на базе гидроузлов.