Три начина за постигане на иновационни решения с изобретателска стъпка

Проф. д-р арх. Янко Александров, ВСУ „Любен Каравелов" Използването на иновационни подходи с изобретателска стъпка в проектирането на сгради, конструкции, съоръжения и детайли създава нови възможности за постигане на високотехнологични решения. За целта се комбинират известни технически признаци от последното най-ново предшестващо ниво на техниката с други технически, предложени от авторите. Тези комбинации трябва да бъдат неочаквани за решението на поставената задача и следва да създават положителен технически ефект по-висок или най-малко равен на този от противопоставеното ниво на техниката. Комбинациите от признаци са подложени на външни въздействия (транслиране, завъртане, усукване, плъзгане, издигане и спускане, и др.). В резултат на това се решават успоредно и други съпътстващи задачи, например нагнетяване на мъглата от турбини в съдове, кондензиране на същата в тези съдове, разположени в ядрото на сградата, пречистване на кондензата, погасяване на вибрации, предизвикани от вятъра, чрез преместване на фасадната обвивка (ципа) и т.н. Иновационните решения позволяват превръщане на недостатъци на околната среда в предимства на техническите решения. В настоящия доклад са разгледани три начина за реализиране на такива с изобретателска стъпка. Транслиране на известни технологии чрез характерни технически признаци, позволяващи вграждане на фотоволтаични елементи в покривни покривки от плоски или обли керемиди. На покрива са разположени соларни керемиди GIELLENERGY-TILE® със следните характеристики: „Повърхност на покрива, необходима за инсталирането на 1 kWp: 10 m2; Количество GIELLENERGY-TILE®, необходимо за 1 kWp: 120;” Количество GIELLENERGY-TILE® ULTRA, необходимо за 1 kWp: 60. • „Номинална мощност: 8.50 Wp /17.0 Wp; • Размери: 415 х 245 х 45 mm; / 415 х 445 х 45 mm; • Тегло: 1.5 кг / 2.5 kg” [4]. Соларните керемиди са ново изобретение. Те са направени от глина, като в централната им част е вградена по една соларна клетка. Разработена е и прозрачна версия на соларните керемиди, направени от плексиглас [5]. Освен плоски соларни керемиди (Фиг. 3) в строителната практика се срещат и обли такива (Фиг. 4). Те се комбинират с обли плътни керемиди. Соларните керемиди и от двата типа имат освен естетически и екологичен ефект при строителството на сгради със скатни покриви. В Русия е защитен патент за изобретяването на керемиди с фотоклетка с капацитет 6, 8 и 10 вата и е на компанията Инноватикс от Анапа. Керемидите са с вградени слънчеви клетки (Фиг. 5). Използване на известни свойства на биохимични процеси по ново предназначение - фотосинтеза при водораслите за изпълнение на зелени фасадни стени от ново поколение. „Адаптирането на фасадата използва свойството на зелените микроводорасли да се развиват активно при ярка светлина, като по този начин я предпазва от изключителна яркост и прегряване. Като се размножават активно, микроводораслите блокират директната слънчева светлина, като я трансформират в мека зелена дифузна светлина” [2]. Самите водоросли след това ще се отделят в специален биореактор, чрез който ще се получава енергия. Ще се използва и затоплената от слънцето вода във фасадните панели за добив на електроенергия. „Използването на биохимични процеси за осигуряване на адаптивно засенчване е наистина иновативно и устойчиво решение - казва Jan Wurm, лидер на изследователския екип на Arup Europe, - страхотно е да видим как работи в реални условия. Освен че генерира чиста енергия и осигурява сянка в слънчеви дни, адаптивната фасада е визуално атрактивна и ще даде нови възможности на архитектите и собствениците на сгради.“ Микроводораслите, известни още като фитопланктон, обитават сладководните басейни и океаните. Те, както и растенията на сушата, фотосинтезират, като превръщат въглеродния диоксид в кислород и биомаса. Микроводораслите са елемент на вертикалното земеделие, като се създават и условия за отглеждане на фитопланктон. Като начало е фотобиореакторът. Фасадите на сградите могат да бъдат „ферма” за отглеждане на фитопланктон. „Фермата” представлява тънък аквариум, затворен между две стъкла, вграден в така наречените биофасади. „Независимо от специфичната култура всички микроводорасли се нуждаят от въглероден диоксид. Системите за отопление на сградата го произвеждат. Отпадъчните води пък са идеален хранителен източник за фитопланктона. Светлината за фотосинтезата е в изобилие. От друга страна, самата сграда има нужда от отопление и охлаждане. Моделът действа целогодишно, тъй като е в затворена система” [1]. Фитопланктонът играе основна роля в океаните при улавянето на въглеродния диоксид. При въвеждане на вертикалния модел за отглеждане на микроводорасли върху фасадите сградите ще могат да поглъщат между „три и пет пъти повече въглероден диоксид от зелените площи в градовете” [3]. Тази сграда има зелени ивици по фасадата - това са фотобиореактори. „Революционна система черпи енергия от водорасли в отпадъчните води, като същевременно ги филтрира и ги превръща във вода, годна за миене” (Фиг. 7) [3]. Необходимите ресурси за отглеждане на водораслите са: светлина, отпадъчни води и СО2. Фасадата изолира, като през лятото предпазва от прегряване на помещенията, а през зимата задържа топлината в тях. Приложение на асансьорното повдигане на етажи за строителството на висока сграда и на велотрека, разположен в нея (Фиг. 9); [7]. 24 избутващи асансьора и 24 изтеглящи, разположени в четири ядра, се използват за издигане на велотрека на покрива на небостъргача. По 12 асансьора, разположени в две съседни ядра, се използват за издигане на пространствени кофражни платформи, върху които са разположени триетажни мостови офис структури, които се монтират отгоре-надолу в зоната на ядрата. Монтажът на тези триетажни структури става към ребра, принадлежащи на ядрата, с помощта на вертикални гредостени с височината на трите етажа. Изводи Комбинациите от известни и нови технически признаци, включени в патентните претенции на решенията, създават положителен технически ефект, по-голям или най-малко равен на световното ниво на техниката. Комбинациите от технически признаци са подложени на външни въздействия с цел постигане на този ефект. Най-често се използва транслирането на известни технически признаци в съдаването на нови изделия (в случая на плоски и обли керемиди с вградени соларни клетки). Друга възможност представлява използването на фотосинтезата за създаване на енергийно неутрална къща, базирана на микроводорасли. Вертикалното земеделие под формата на „ферма” за водорасли е източник на ток за съответните системи на сградата, тъй като те преминават етапа на преработка в биомаса, която например има същия потенциал като въглищата. Третият начин, разгледан в доклада, е технология, даваща възможност за асансьорно повдигане на етажи, оформящи мостова конструкция, която се повдига и изтегля едновременно от асансьори с двойно предназначение - един път действащи като товарни, издърпващи кофражните платформи при две съседни ядра, и – втори път, спускащи кофражните платформи в изходно положение след окачването на етажите към ядрата. ЛИТЕРАТУРА [1] Атанасов, Милен. Зелена светлина: Фасади от водорасли. https://bnt.bg/news/svyat/zelena-svetlina-fasadi-ot-vodorasli [2] Първа по рода си пасивна къща с биофасада се изгражда в Хамбург. https://greentech-bg.net/?p=15340 [3] Красиво, но и полезно: сградна фасада генерира енергия, докато пречиства вода. https://www.greentech.bg/archives/35325 [4] GIELLENERGY-TILE®. Брошура на компания „Giellenergy tile” [5] Фотоволтаици. Фотоволтаични керемиди. Мисия нов дом. https://misia-nov- dom.blogspot.bg/2013/08/blog-post_7.html, [6] Руска компания изобрети соларни керемиди, https://kab-so.com/archives/9257 [7] Л. Александрова и кол. Per. №111997 от 29.04.2015 г. „Структура на висока сграда тип „небостъргач“ и метод за изпълнение“