student from 01.01.2022 to 01.01.2022
Moscow, Moscow, Russian Federation
UDK 54.05 Получение, выделение, синтез, очистка и т.д.
GRNTI 67.00 СТРОИТЕЛЬСТВО. АРХИТЕКТУРА
BBK 85 Искусство. Искусствознание
The article deals with the issues of the influence of the technological scheme of the incineration and waste processing plants on the space-planning solution of the building.
waste incineration plant (WIP), waste recycling plant (WRP), solid waste, chimney, waste, installation, architectural and planning techniques
Мусоросжигательный завод является одним из видов мусороперерабатывающего завода. Данный тип предприятия отличается разнообразием планировочных решений, технологических схем, дизайнерского оформления.
К мусоросжигательным заводам предъявляются повышенные требования по экологии. Основная миссия инженеров в данном направлении – снижение вредных выбросов в атмосферу и утилизация мусора без остатка. В наши дни прослеживается стремление внедрить МСЗ в городскую жизнь, сделать завод безопасным для людей и городских территорий. Современное оборудование, предоставляющее возможность безопасного включенияМСЗ в городское пространство, призвано решать ряд экологических проблем крупных мегаполисов [5]. Именно от разработки современного оборудования зависит успешное решение этой задачи.
Все основные агрегаты МСЗ увязаны в технологическую цепочку, но их пространственное расположение имеет большое количество вариантов. Эта особенность технологии открывает возможности для поиска композиционных решений. Наиболее приспособленным к изменениям пространственныхвзаимосвязей является такое оборудование, как парогенераторы, дымососное, тягодутовое и очистное оборудование, фильтры иградирни [4]. В итоге создается возможность получения практичной и эффектнойобъемно-планировочной структуры завода с художественно-выразительным решениемфасадов.
В отличие от переработки сжигание является более энергоемким и быстрым процессом, который помогает без остатка утилизировать отходы, не превращая их в другие продукты. Побочные продукты переработки, такие как тепловая энергия, могут использоваться для центрального отопления или выработки электроэнергии. Для этой цели в технологическую схему добавляются турбогенераторные установки, котельные, ленточные транспортеры, что усложняет планировочное решениеи обогащает архитектурное решение завода.
Существует несколько основных установок для сжигания мусора, которые применяются на муниципальных заводах:
1) сжигание во вращающейся печи;
2) сжигание на подвижной колосниковой решетке;
3)пиролиз в вертикальном котле.
Каждая из технологических схем имеет свою компоновку и предопределяет объемно-планировочное решение здания завода. Приведем некоторые примеры мусоросжигательных заводов в мировой архитектуре и связь их технологического и объемно-планировочного решения.
Для начала остановимся на заводах с использованием технологии сжигания на колосниковой решетке.
Мусоросжигательный завод в Роскилле, Копенгаген (арх. Э. ван Эгерат). Завод выполнен с использованием технологии сжигания на колосниковой решетке. Здесь компоновочная схема линейная, высота оборудования растет от приемного отделения к дымовой трубе. Объемно-планировочное решение также растет вверх «лесенкой», что определяет архитектурный облик здания как ступенчатый объем. Художественное решение фасадов подчеркивается применяемыми материалами ярких цветов.
Мусороперерабатывающий завод-электростанция CopenHill (AmagerBakke) Копенгаген. Данный объект получил свою известность благодаря горнолыжному склону, устройство которого стало возможным благодаря технологическому решению завода. На разрезе мы видим, как высота оборудования постепенно повышается, что делает возможным устройство наклонной кровли и, соответственно, горнолыжного склона наверху. Административная часть была обустроена на высокой стороне завода и занимает несколько этажей друг над другом. На самой вершине расположилось кафе. Таким образом, благодаря технологическому решению удалось запроектировать объект с наклонным объемом.
Мусоросжигательный завод в Кракове, Польша. Данный завод также использует технологию сжигания на колосниковой решетке с бункером-накопителем. Здесь автором было решено сделать вытянутое здание завода в форме «рельефа» или серии «холмов», что придало особый архитектурный облик. Планировка комплекса делится на две основные зоны: входная зона, состоящая из административно-образовательного и социального комплекса, и технологическая зона.
Технология сжигания на колосниковой решетке требует больших строительных объемов разной этажности, что отражается на облике здания. В целом, планировочное решение завода характеризуется большой площадью застройки и большой высотой оборудования.
Теперь рассмотрим примеры заводов с вертикальной, компактной компоновкой оборудования с использованием технологии сжигания во вращающейся печи или пиролиза синтез-газа.
Мусоросжигательный завод в Герстаде, Швеция. Завод в Герстаде представляет собой объем с вертикальной компоновкой агрегатов. Площадь главного здания составляет 115×31 м, высота 45 м. Объект главным образом построен из стекла, что позволяет представить на обозрение рабочий процесс, печь и газоочистительную установку, которые являются элементами архитектурного ансамбля и одновременно носят образовательно-просветительскую функцию (рис. 1).
На горизонтальных участках, наряду с более традиционной нижней компоновкой дымососного и тягодутьевого оборудования, при которой большинство агрегатов по удалению дымовых газов и сама дымовая труба расположены на уровне земли, весьма распространенным становится использование верхней компоновки. В этом случае в полной мере реализуются принципы вертикального зонирования и технологические агрегаты устанавливаются в каркасной этажерке над печным отделением [3]. Таким образом,получается новое оригинальное объемно-планировочное решение.
Мусоросжигательный завод в Шэньчжэне, Китай. Технологическая схема завода – компактная, с горизонтальным расположением оборудования. Каждая производственная линия имеет свой котел для сжигания и систему фильтров. Архитекторы спроектировали шесть таких линий, добившись квадратной формы плана. Вокруг этого пятна в плане был описан круг, который стал внешней стеной завода. Таким образом, получилась простая круглая форма завода, на крыше которого были дополнительно установлены солнечные панели, что повысило выработку электроэнергии. Выбранная технология позволила создать лаконичное художественное решение всего объекта.
Мусоросжигательный завод в городе Лидс, Великобритания. В 2016 году в городе Лидсе, Англия, было построено и запущено в эксплуатацию предприятие по утилизации отходов, которое производит электричество и питает небольшой населенный пункт. В данном сооружении была применена технология сжигания во вращающемся барабане с вертикальной компоновкой оборудования. Объемно-планировочное решение получилось вытянутым, узким, с однородной высотой здания. На получившихся высоких ровных стенах архитекторы поместили вертикальное озеленение.
Обратимся к примерам мусороперерабатывающих станций. Один из комплексов находится в г. Зенден, Нидерланды. Онпостроен в 1995 году архитектором Касом Остерхезом.
Передовая архитектура Голландии представляет еще один интересный проект мусороперерабатывающей станции обтекаемой овальной формы. Проектом изначально предполагалось, что после пятнадцати лет эксплуатации мусороперерабатывающий завод будет переоборудован под спортивный или концертный зал с минимальным изменением существующей конструкции. Вытянутая форма здания, которая отразилась в архитектуре, обусловлена технологической линией – офисные помещения располагаются в зоне «головы» здания, складские помещения – в «шее», а ангар, в котором расположены перерабатывающие установки,– в «теле» [5].
Другим примером является мусороперерабатывающая станция в г. Дельфте, Нидерланды. Архитектор Бен ван Беркель спроектировал станцию в 1995–2000 годах.Технологическая цельобъекта – расщепление и полная переработкабытовых отходов.
Планировка комплекса была задумана как механическая машина, архитектор отталкивался от схемы транспортных потоков на территории предприятия. Внутри находятся конвейерные ленты, сортирующие мусор. Отходы доставляют на верхний уровень и забирают с нижнего после сортировки. Транспортные потоки разделяются плато. Территория огорожена полупрозрачным забором одинаковой высоты с плато. Сверху открывается свободный вид на реку, над которой нависает конвейерная лента, сюда же ведет пешеходный мост с велосипедной дорожкой. В итоге было получено сложное планировочное решение, включающее в себя множествопутей сообщения.
Далее рассмотрим технологию плазменного мусороудаления. Она имеет несколько достоинств. Во-первых, более компактное размещение оборудования, во-вторых, возможность почти полностью исключить вредные выбросы и опасные отходы.В технологической схеме применяется мусоросжигательный котел, плазмотрон и небольшая установка по очистке дымовых газов. Все элементы имеют, как правило, вертикальную компоновку. Технологии плазменного мусороудаления активно развиваются как у нас в стране, так и за рубежом. Однако количество подобных предприятий заметно меньше традиционных мусоросжигательных заводов, причем производственные мощности установок также невелики.
Одним из крупнейших мировых производителей плазменных мусоросжигательных установок является американская компания Westinghouse Plasma Corporation (WPC), которая занимается промышленным производством установок плазменного сжигания совместно с японской компанией HITACHIZOLEN (рис. 2). С 2000-х годов построена сеть заводов по переработке и газификации отходов. Бытовые отходы и вредные отходы заводов превращаются в горючий газ.
Применяемая схема не требует большепролетных конструкций, большой строительной высоты. Мощность заводов от 30 до 200 т в сутки, что значительно меньше завода с классическим оборудованием средней производительностью до 300 т. Отличительной особенностью завода является открытое расположение всего технологического оборудования без навесов и стен. На первый план выходит эстетика самого оборудования, строительных конструкций, которые с помощью эффектной ночной подсветки создают особый облик завода. Так, мы уходим от традиционных стен, крыш, перекрытий, создавая красоту из планировочного решения самих технологических элементов.
Плазменные установки отличаются небольшими размерами и малой мощностью, благодаря чему могут быть размещены на территории небольшого павильона. Российские производители активно разрабатывают подобное оборудование, одним из примеров является установка плазменного сжигания в Карелии (рис. 3). В установке применяется водородный инвертор, основанный не на горении, что позволяет полностью избежать выбросов в атмосферу вредных веществ. Уничтожение мусорной массы происходит плазменными разрядами в закрытом вакуумном пространстве под воздействием поступающего чистого водорода.
Мощность машины невелика –1,5 кВт/час, для работы необходима вода. Установку обслуживают всего два человека при помощисистемы дистанционного управления. Данная технология имеет большие перспективы для развития и способна выйти на более высокий уровень переработки отходов.
Другой производитель на отечественном рынке – компания PLAZMARIUM. Фирма специализируется на небольших установках с горизонтальной компоновкой оборудования. Типичная плазменная установка состоит из 4 базовых блоков:
- плазменная система;
- плазменный реактор;
- система очистки и охлаждения газа;
- другие вспомогательные системы (блок генерации конечного продукта, блок предварительной подготовки сырья и т.д.).
Блоки производятся индивидуально под конкретные технические требования: тип сырья или отходов, морфологический и химический состав сырья, климатическая зона [9].Технологическую цепочку можно усложнить до гибридной установки, включающей в себя блок пиролиза отходов, блок ректификации и плазменного гидрокрекинга тяжелого остатка перегонки. В результате получается максимально эффективный процесс переработки отходов с получением синтез-газа, выработкой электрической и тепловой энергии, получением бензинового и дизельного топлива.
Основные преимущества плазменного завода: мобильность; простота системы обслуживания и управления установкой; простота и безопасность при монтаже и эксплуатации, отсутствие контакта персонала установки с отходами; возможность работы под открытым небом; полная экологичность процесса переработки отходов; полная переработка остатков тяжелых фракцийв бензин и дизельное топливо; монтаж установки прямо на месте сбора отходов.
Стоит обратить внимание, что в случае гибридного исполнения системы сочетания двух установок (установки пиролиза и установки плазменной ректификации), выбросы (эмиссия) в атмосферу полностью отсутствуют, а возможность производства электроэнергии, тепла и топлива позволяет работать в топливонезависимом и энергонезависимом режиме. Установки могут быть размещены на открытом воздухе, поэтому оборудование должно быть эстетически совершенным. Несколько установок можно скомпоновать в одном здании и получить универсальный модуль, который можно повторить несколько раз, и спроектировать завод уже большéй мощности (рис. 4).
В итоге можно получить новый тип мусоросжигательного завода, спроектированного по принципу модульности, тем самым обогатив мировой архитектурный опыт.
Таким образом, выбор технологической схемы прямо влияет на объемно-планировочное решение. Новые плазменные технологии позволяют сократить общую площадь машинного зала, уменьшить строительную высоту, строительный объем. Компактные установки позволяют уйти от больших заводов в сторону небольших помещений, которые можно пристроить к зданиям заводов или даже общественных центров и жилых домов. Открываются новые перспективные принципы проектирования, что в дальнейшем может полностью изменить сложившийся взгляд на мусоросжигательные заводы, сделать его эстетически совершенным, практичным и безопасным для окружающей городской среды.
1. Borisova, A.V.Sovremennaya arhitektura musoropererabatyvayuschih zavodov / A. V. Borisova, O. O. Smolina // Trudy Novosibirskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel'nogo universiteta (SIBSTRIN). - 2019. - № 1(71). - S. 60-72.
2. Isaeva, A.G. Formirovanie arhitektury ekotehnoparkov :diss. … magistra : 07.04.01 / Isaeva Aleksandra Gennad'evna ; nauch. ruk. V. I. Sysolyatin ; Moskovskiy arhitekturnyy institut. - Moskva, 2019.
3. Inzhenernaya ekologiya. Enciklopedicheskiy spravochnik / gl. red. A.N. Mirnyy. - Moskva : Prima-press Ekspo, 2009. - 895 s.
4. Metodicheskie ukazaniya k kursovomu proektu po teme «Musoropererabatyvayuschiy zavod» : uchebno-metodicheskoe posobie po discipline "Arhitekturnoe proektirovanie" / M.N. Kanunnikov, D.A. Hrustalev. - Moskva : MARHI, 2015.
5. Sazykina, E.V. Arhitektura sovremennyh utilitarnyh promyshlennyh ob'ektov gorodskoy sredy na primere musoropererabatyvayuschih zavodov i stanciy po ochistke stochnyh vod / E. V. Sazykina // ArchitectureandModernInformationTechnologies. -2016. - №2 (35). - S. 35-47.
6. Evolyuciya energii. Izvlechenie chistoy neistoschimoy energii metodom plazmennoy gazifikacii / ANO NPI «Territoriya razvitiya». - URL: https://rosinfra.ru/marketplace/11439
7. Municipal Solid Waste Incineration / T. Rand, J. Haukohl, U. Marxen. - Washington D.C.: The World Bank, 1999. - URL: https://documents1.worldbank.org/curated/en/206371468740203078/pdf/multi-page.pdf
8. Studio Erick van Egeraats : Projects : Waste to energy plant Roskilde / Studio Erick van Egeraats; webcite. - URL : http://www.erickvanegeraat.com/#/projects/waste_to_energy_plant_roskilde (date of access: 22.09.2015).
9. PLAZARIUM : sayt proizvoditelya. - URL: https://www.plazarium.com/ru/ (data obrascheniya: 02.05.2023).
Authors: Ohlopkova Ol'ga
