Анализ направлений развития ресурсосбережения в строительстве и промышленности строительных материалов. Изучение экономической эффективности энергосберегающих зданий. Исследование основных проблем экономии энергии при теплоснабжении и климатизации зданий.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.06.2015 |
| Размер файла | 27,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Ресурсосбережение в строительстве
2. Экономическая эффективность энергосберегающих зданий
3. Тепловая защита здания. Тепловая изоляция
4. Солнечная энергия
5. Энергия ветра
6. Гидро- и геотермальная энергия
ресурсосбережение
Эксплуатация любого здания связана с расходом необходимой энергии для отопления, вентиляции, нагрева воды, освещения и питания различных бытовых приборов. Мы используем энергию в виде тепла и теплоносителей: газа, жидкого топлива и электроэнергии. Оплата за энергию представляет собой основную часть расходов по содержанию здания, причем эта часть расходов имеет постоянную тенденцию к росту цен. Оплата зависит от расхода энергии, а расход может быть низким, если здание спроектировано и построено по энергосберегающим правилам.
Для строительной отрасли минерально-сырьевые ресурсы имеют особо важное значение. Это связано с тем, что строительство — один из наиболее материалоемких видов деятельности человека. Ежегодно из природной среды, в основном из литосферы, извлекаются миллиарды тонн сырья, которое после переработки используется в качестве материалов для строительства жилых и производственных зданий, транспортных сооружений. Ограниченность сырьевых ресурсов и необратимые изменения в природной среде в результате техногенного воздействия — две основные причины, определяющие необходимость разработки и внедрения в промышленность ресурсосберегающих технологий.
Эти технологии активно развиваются в странах, имеющих высокий научно-технический и промышленный потенциал. Производство строительных материалов относится к безотходным и малоотходным технологиям.
Создание предприятий, производящих строительные материалы, изделия и конструкции по энерго- и ресурсосберегающим технологиям, — ключевая задача модернизации строительной отрасли. С учетом того что строительная индустрия является одной из наиболее ресурсоемких отраслей, разработка технологий, позволяющих использовать промышленные отходы в качестве сырья для производства строительных материалов, — одна из наиболее важных задач развития инновационной экономики. Большая часть современных технологий была создана в тот период формирования промышленности, когда человечество не испытывало острого дефицита природных ресурсов, а главной проблемой было наращивание объема производства. В истории развития промышленности можно найти много примеров, когда интенсивный рост производства наносил катастрофический вред не только природе, но и человеку, так как разрушал среду его обитания, отравляя воздух и воду. Создание новых ресурсосберегающих технологий — сложная задача, для решения которой требуются значительные интеллектуальные и финансовые затраты
Ресурсосбережение
Главной проблемой остается исчерпывание традиционных источников сырья и накопление отходов ставят под сомнение дальнейшее развитие нашей цивилизации.
Определенную надежду на изменение к лучшему дает сформированная в промышленно развитых странах концепция жизнеподдерживающего развития (sustainable development), которая ориентирует развитие нашей цивилизации без угрозы для обеспечения потребностей будущих поколений. Это возможно при максимальном использовании возобновляемых ресурсов, а также рециклинге промышленных и бытовых отход.
Распространение этой концепции на строительную отрасль привело к возникновению понятия жизнеподдерживающего строительства (sustainable construction). Такое строительство возможно, только если здания и сооружения не носят вреда окружающей среде. Здания, удовлетворяющие принципу жизнеподдерживающего строительства, должны иметь близкий 6 к нулевому уровень потребления энергии для отопления и кондиционирования, а после сноса их конструкции полностью перерабатываются для получения новых строительных материалов и изделий.
1. Ресурсосбережение в строительстве
Ресурсосбережение в строительстве и промышленности строительных материалов развивается в настоящее время по следующим направлениям:
замена природного сырья на промышленные отходы, в результате чего снижается потребление природных минерально-сырьевых ресурсов, при этом реализуется дополнительный экологический эффект — ликвидируются промышленные свалки;
повышение технико-строительных характеристик продукции, например прочности строительных материалов или несущей способности конструкций, что позволяет снизить их материалоемкость;
увеличение долговечности материалов, что обеспечивает повышение срока эксплуатации и затрат на ремонтно-восстановительные работы;
проектирование зданий, сооружений и отдельных строительных конструкций с новыми возможностями для их модернизации, реконструкции и ремонта.
Энергосбережение является составной частью ресурсосбережения, однако это направление часто рассматривают самостоятельно. Обычно выделяют три направления энергосбережения:
снижение потребления энергии в промышленности строительных материалов за счет применения малоэнергоемких технологий производства;
использование при строительстве зданий эффективных теплоизоляционных материалов и конструкций, обеспечивающих снижение потерь тепла через ограждающие конструкции;
проектирование и строительство зданий с эффективными системами отопления и вентиляции, позволяющими утилизировать тепловую энергию («умные дома»). При определении приоритетных направлений ресурсо- и энергосбережения и их иерархии выбираются те направления, которые одновременно способствуют рациональному использованию природных ресурсов, включая земельные и водные, улучшению экологической ситуации в поселениях, обеспечению качества среды жизнедеятельности, в том числе за счет улучшения микроклимата в жилых, общественных и производственных помещениях.
Перейти на новый уровень проектирования градостроительных систем — здание, энергоснабжение и климатизация, основанных на применении методов системного анализа и оптимизации системы: источник теплоснабжения — климат — город — здание.
Необходимо разработать и обосновать систему новых нормативных и рекомендательных документов, включая нормы потребности в тепловой энергии на отопление и горячее водоснабжение, нормы холодного водоснабжения, энергетические паспорта зданий и систем теплоснабжения и водоснабжения, учетно-биллинговой системы теплоснабжения и модель программы перспективного развития энергосбережения и энергопотребления региона. На этой основе разработать общие и специальные технические регламенты.
2. Экономическая эффективность энергосберегающих зданий
Принимая решение о постройке энергосберегающего здания, зададимся вопросом, изменится ли сумма нашей оплаты за энергию и насколько, улучшим ли мы внутренний комфорт. Обеспечение энергоэкономности здания требует дополнительных издержек на строительство, так как в калькуляции дополнительных издержек на такое здание необходимо принимать во внимание разницу между стоимостью стандартных и энергосберегающих изделий. Например, стоимость увеличения толщины изоляции, разница в стоимости окон и дверей стандартных и энергосберегающих, разница в стоимости систем отопления и вентиляции и т.д. Сформулированы шесть основных принципов по решению проблемы экономии энергии при теплоснабжении и климатизации зданий:
1. Энергетические ресурсы
Надежные энергетические ресурсы и средства их доставки в здания являются существенным фактором обеспечения и повышения качества жизни людей.
2. Гарантированность обеспечения энергией
Обеспечение бесперебойных поставок энергетических ресурсов жизненно важно для сохранения нашего стандарта жизни и для защиты национальных интересов.
3. Окружающая среда
Существуют естественные пределы использования всех энергетических ресурсов, особенно ископаемого топлива, связанные с сохранением окружающей среды. Уменьшение использования этих ресурсов повысит степень долговременного жизнеподдержания нашей среды и повысит качество жизни будущих поколений.
У человечества нет других вариантов поддержания нормальных жизненных условий как только перейти к жизнеподдерживающим энергетическим системам, и скорейшая разработка технологий применения возобновляемых ресурсов является существенным фактором этого перехода. Однако еще долгое время будут необходимы невозобновляемые ресурсы, поэтому необходима дальнейшая разработка эффективных и экологически безопасных систем, использующих такие ресурсы.
5. Эффективность потребления энергии
С использованием экономических рычагов потребление энергии в существующих и новых структурах может быть существенно сокращено. Вместе с этим могут реализовываться необходимые обществу виды обслуживания зданий, при сохранении уровня охраны здоровья, безопасности, комфорта и производительности.
6. Баланс. Использование любых энергетических ресурсов имеет как негативные, так и положительные моменты. Кроме того, все они неравнозначны по объему имеющихся запасов, степени доступности и предполагаемым срокам добычи. Поэтому необходимо, рассматривая проблему энергообеспечения, осуществить должный баланс различных ресурсов, включая ископаемое топливо, возобновляемые ресурсы, атомную энергию.
ресурсосбережение строительство здание теплоснабжение
3. Тепловая защита здания. Тепловая изоляция
Существует множество различных теплоизоляционных материалов, которые можно использовать для изоляции наружных ограждений здания, однако, для каждого конкретного случая необходимо выбирать соответствующий материал нужной толщины. И помимо стоимости, при выборе изоляционного материала необходимо принимать во внимание следующие свойства:
·диффузия (проницаемость) водных паров;
·прочность (способность выдерживать нагрузку);
Толщина слоя тепловой изоляции зависит исключительно от качества материала, и наиболее общие указания для энергосберегающего дома приведены ниже:
Вид ограждения. Толщина слоя теплоизоляции. Наружные стены 16-20 см. Перекрытие под неотапливаемой мансардой 18-25 см. Крыша и перекрытия крыши 20-30 см. Перекрытие под неотапливаемым подвалом 10-14 см
Изоляция будет надежной при условии использования полной системы продуктов одного производителя, по сравнению с комбинацией разных систем и решений.
Существующие энергетические нормы и стандарты на оборудование являются минимальными стандартами, проектирование и строительство многих зданий могут быть выполнены со сравнительно небольшими затратами, и при этом их параметры энергопотребления могут быть существенно лучше требований существующих правил. В настоящее время большинство энергетических правил базируются, по крайней мере частично, на средних ценах на энергию, которые мало связаны с экономическими последствиями решений в области энергетической политики и которые могут устареть в течение срока действия правил. Многие энергетические правила не проводятся жестким образом вследствие недостатка опыта у следящих за соблюдением этих правил органов и ограниченности ресурсов для контроля.
Энергетические правила должны служить достаточным экономическим стимулом для владельцев и организаций, обслуживающих здания, давая возможность приведения цен на энергию в соответствии с местными условиями.
Энергетические стандарты служат базисом для создания минимальных требований энергетических правил. При этом следует учитывать, что зачастую при строительстве зданий могут быть предложены экономичные решения, превосходящие эти требования.
Минимальные энергетические правила должны внедряться для достижения необходимых целей.
4. Солнечная энергия
Солнечная энергия, а также солнечное излучение, аккумулированное в виде тепла в окружающей среде, являются одним из дополнительных энергетических источников. В жилище солнечная энергия может быть использована для систем отопления, горячего водоснабжения и охлаждения зданий.
Системы солнечного энергообеспечения подразделяются на «пассивные», где роль элементов системы обогревания играют конструкции здания; «активные» состоящие из коллекторов, тепловых насосов и тепловых аккумуляторов; и смешанные (интегральные). Пассивная система солнечного отопления — система отопления, основанная на применении архитектурных и конструктивных решений для повышения степени использования солнечной радиации и (или) снижения тепловых потерь здания без применения гелиотехнического оборудования. Системы с прямым солнечным обогревом. Наиболее существенной частью таких систем является правильно ориентированный гелиоприемник, например, окно.
«Солнечный дом» — это оптимальное комплексное сочетание архитектурно-планировочных и инженерных решений для создания комфортной среды обитания современного человека. Этот дом предполагает не перекраивание природы под свои нужды, а максимальное врастание человека в окружающую среду, установление гармонии между ними, использование современных материалов и технологий, инженерных систем позволяет отказаться от многих традиционных подходов к строительству.
Совершенно бессмысленно из-за недостаточной теплоизоляции здания отапливать за свой счет окружающее пространство или сжигать высококалорийное и дорогое топливо в огромных количествах, когда необходимую энергию можно извлечь из протекающей рядом реки или моря, из земли и даже из ветра и Солнца. Весь вопрос в том, сколько это будет стоить.
И мы хотим, чтобы наш дом, созданный из экологически чистых материалов и использующий при эксплуатации самое современное инженерное оборудование, обходился при строительстве и эксплуатации дешевле, чем дом традиционной конструкции. Архитектурно-планировочные и конструктивные решения для каждого такого дома индивидуальны.
По мнению экспертов в области строительства и архитектуры в недалеком будущем наши здания должны будут стать более энергоэффективными и приспособленными к окружающей среде. При этом комфорт, эстетические качества и 4 экономичность таких зданий будут более высокими. Для отопления, охлаждения и освещения таких зданий будут использовать минимум природных ресурсов.
Такие здания должны стать не только источником экономии средств, но и предметом моды. Активные системы солнечного тепло и холодоснабжения зданий дороже пассивных гелиосистем, но они и более эффективны, с их помощью возможно также приготовление горячей воды. Наряду с плоскими солнечными коллекторами в гелиозданиях могут применяться и концентрирующие системы.
Это удорожает строительство и эксплуатацию зданий, но дает в ряде случаев большую эффективность. Выбор типа системы солнечного обеспечения и гелиотехнического оборудования в каждом конкретном случае индивидуален. Одним из путей снижения затрат топлива является использование возобновляемых источников энергии особенно нетрадиционного типа, 5 которые ранее либо совсем не использовались, либо использовались в очень ограниченных масштабах. Это солнечная энергия, энергия биомассы, гидротермальная, приливная и многие источники низкопотенциального тепла природного и искусственного происхождения.
Системы с инсолируемым объемом. Наиболее широко используемый вариант этой системы — оранжерея. Ее можно рассматривать как видоизмененный вариант системы «массивная стена» где обычное расстояние между стеклом и стеной, равное 100-120 мм, увеличено до 2 м. Это помещение можно использовать как оранжерею — для выращивания растений, но оно служит также и источником теплоты для комнаты, расположенной за ней, за счет либо конвекции, либо замедленной теплопередачи через стену.
Система типа «водонаполненная стена». Из всех наиболее распространенных материалов вода имеет самую высокую теплоемкость. Поэтому ее целесообразно использовать в качестве теплоаккумулирующей среды. Вода в различных формах контейнеров часто используется в системах, сходных с системой типа «массивная стена».
Между водяными контейнерами (бочки или стальные трубы) оставляются промежутки, пропускающие некоторое количество солнечного света и теплоты непосредственно в комнату. Термический диод. Его можно рассматривать как вариант системы типа «водонаполненная стена».
Он состоит из двух контейнеров с водой, разделенных слоем теплоизоляции и сообщенных друг с другом только одним трубчатым каналом вверху и одним внизу. Термодиод образует стеновую панель шириной 900 мм, высотой 2,4 м и общей толщиной около 400 мм. Наружная часть панели такая же тонкая, как гелиоприемник обычного плоского солнечного коллектора. Она может быть покрыта одинарным или двойным остеклением (как в системе «массивная стена»), но в теплых климатических районах можно обойтись без остекления. Если в воду добавить антифриз, то остекление необязательно и в условиях более холодного климата.
Все гелиоздания можно классифицировать по следующим признакам: 1) по степени трансформируемости и энергоактивности (нетрансформируемые здания со стационарно ориентированным коллектором, мобильные здания со следящим коллектором, стационарные с трансформируемой защитой, стационарные с концентрированной подачей солнечной энергии на плоский коллектор, стационарные со следящим солнечным коллектором); 2) по расположению солнечных коллекторов в системе наружных ограждающих конструкций (на скатных и плоских покрытиях, наружных стенах, ограждениях лоджий, соляриев, в оконных проемах, зенитных фонарях, на цоколе и ниже, в окрестностях здания); 3) по типу отопительной системы (с воздушным отоплением и охлаждением; с водяным, со смешанным). В энергоактивных зданиях аккумулирование солнечной энергии может происходить различными способами (вода, камень, контейнеры с тугоплавкими солями) и это влияет на эффективность гелиосистемы, стоимость гелиотехнического оборудования и всего здания. Наиболее эффективным для длительного аккумулирования солнечной энергии в гелиосистемах является применение аккумуляторов с фазовыми переходами (тугоплавкие соли). В период с минимальной солнечной активностью необходимо использование вспомогательных источников энергии (дублеров). Дополнительной энергией может служить, в первую очередь, энергия ветра, а также традиционные виды энергии.
5. Энергия ветра
Ветер традиционно учитывают в градостроительном, архитектурном и теплотехническом аспектах проектирования зданий. Расчетными факторами являются скорость и распределение направлений ветра — роза ветров. С учетом ветра решаются следующие основные вопросы градостроительного проектирования: взаимное расположение промышленных зон и селитебных территорий с точки зрения уменьшения загрязненности воздушного бассейна промышленными выбросами в атмосферу, а также оптимизация аэродинамического режима микрорайонов городов и промышленных объектов. В архитектурном и теплотехническом проектировании ветер учитывается как фактор аэродинамического давления через расчетную ветровую нагрузку на конструкции, а также при разработке систем аэрации зданий и проведении расчетов воздухопроницаемости и вентиляции ограждающих конструкций. При этом кинетическая энергия ветра, преобразующаяся при взаимодействии с неподвижными конструкциями здания в фактор давления (положительного или отрицательного), а также порождающая инфильтрацию, в том числе холодного воздуха, в помещения и обусловленные этим повышенные теплопотери зданий в отопительном сезоне, естественно, рассматривается специалистами как негативный природно-климатический фактор.
Необходимо определить основные приемы и дать исходные рекомендации по проектированию ветроэнергоактивных зданий на основе принципа полифункциональности. Для выработки таких представлений необходимо учитывать следующее: ветер как возобновляемый источник энергии, взаимодействуя со зданиями, представляет собой производную от солнечной энергии, выраженную в виде адвективного перемещения в приземном слое воздушных масс, наделенных кинетической и тепловой энергией; энергетическое воздействие ветра на здание характеризуется интенсивностью и направленностью, а также периодическими или апериодическими изменениями этих величин; здание или комплекс зданий, в свою очередь, деформируют воздушные потоки, дополнительно турбулизируют их, внося локальные изменения в направление и местную интенсивность потоков, порождаемых ветром.
Принцип действия всех ветродвигателей один: под напором ветра вращается ветроколесо с лопастями, передавая крутящий момент через систему передач валу генератора, вырабатывающего электроэнергию, водяному насосу. Чем больше диаметр ветроколеса, тем больший воздушный поток оно захватывает и тем больше энергии вырабатывает агрегат.
Принципиальная простота дает здесь исключительный простор для конструкторского творчества, но только неопытному взгляду ветроагрегат представляется простой конструкцией. Традиционная компоновка ветряков — с горизонтальной осью вращения — неплохое решение для агрегатов малых размеров и мощностей.
Когда же размахи лопастей выросли, такая компоновка оказалась неэффективной, так как на разной высоте ветер дует в разные стороны. В этом случае не только не удается оптимально ориентировать агрегат по ветру, но и возникает опасность разрушения лопастей. Кроме того, концы лопастей крупной установки, двигаясь с большой скоростью, создают шум. Однако главное препятствие на пути использовании энергии ветра все же экономическая — мощность агрегата остается небольшой и доля затрат на его эксплуатацию оказывается значительной. В итоге себестоимость энергии не позволяет ветрякам с горизонтальной осью оказывать реальную конкуренцию традиционным источникам энергии.
6. Гидро- и геотермальная энергия
Архитектурные и конструктивные приемы проектирования зданий с использованием гидротермальной и геотермальной энергии Гидротермальная и геотермальная энергия как возобновляемые виды энергии существенно отличаются от солнечной и ветровой по физической сущности и важнейшим параметрам: это низкопотенциальная тепловая энергия, накопленная в естественном аккумуляторе высокой энергоемкости, характеризующаяся повышенной стабильностью энтальпии и температуры, изменения которых имеют слабо выраженный сезонный и суточный ход, уменьшающийся с глубиной, отсчитываемой от дневной поверхности. Общая для данных источников принципиальная схема использования возобновляемой энергии включает: узел подачи или отбора энергии внешнего источника с непосредственным подводом теплоносителя к конструкциям здания в одноконтурных вариантах теплообмена или включающий теплообменник в двухконтурных вариантах при повышенной загрязненности или агрессивности теплоносителя в естественном аккумуляторе (грунтовая вода на химическом предприятии, производственные стоки); систему каналов для подачи теплоносителя в здание или его рециркуляции между аккумулятором и потребителем; насос для принудительной регулируемой циркуляции теплоносителя в системе; теплообменники системы термостатирования здания, имеющие развитую площадь и обычно совмещаемые с ограждающими конструкциями здания. Кроме того, дополнительно могут быть установлены блок тепловых насосов и резервный аккумулятор энергии, например, теплоизолированная емкость с нагретой водой для системы горячего водоснабжения здания. К градостроительным приемам проектирования энергоактивных зданий с использованием гидро- и геотермальной энергии относятся: выбор места строительства энергоактивного здания исходя из энергетической оценки площадки, включая вариантное сравнение обеспеченности возобновляемой энергией соответствующего вида, доступности и простоты извлечения энергии, сравнение исходных теплотехнических параметров теплонасыщенной субстанции и возможного теплоносителя, например, геотермальных вод; основной критерий предпочтительности того или иного варианта — минимум приведенных затрат на единицу энергии получаемой от возобновляемого источника; градостроительное обеспечение региона проектируемого энергоактивного здания, свободного от размещения на нем других 45 однотипных с проектируемым энергоактивных зданий, использующих тот же источник энергии, т.е. выделение примыкающей к зданию внешней площадки достаточной для размещения питающего здание внешнего гидро- или геотермального коллектора; например, для энергоснабжения одноэтажного коттеджа на широте С-Петербурга за счет теплоты, извлекаемой из грунта посредством коллектора в виде змеевика из труб, заложенных на глубине около 1 м, необходим участок площадью 0,2 — 0,5 га. В пределах приведенной выше общей схемы проектирование энергоактивных зданий с использованием гидро- и геотермальной энергии имеет особенности, специфические для каждого вида энергии. Рассмотрим их отдельно
С каждым годом все больше обостряются вопросы, связанные с дальнейшими путями развития энергетики. С одной стороны рост населения, стремление к повышению жизненного уровня людей диктуют целесообразность наращивания мощностей энергетики, и в первую очередь электроэнергетики, причем просто гигантскими темпами; с другой стороны, возникающие экологические проблемы, истощение природных источников сырья, и в первую очередь, нефти и газа, требуют более экономичного и рационального использования полученной энергии и потенциальной энергии ее источников.
Энергоэффективность обращает нас к необходимости использования альтернативных энергоресурсов (солнечная энергия, силы ветра, воды), к независимости от использования ископаемого топлива и созданию архитектуры исходя из местного климата и традиций. Широко распространено мнение о том, что практическое использование солнечной энергии — дело отдаленного будущего.
Это мнение неверно. Солнечная энергетика уже сегодня могла бы стать альтернативой традиционной. Прежде чем сравнивать различные энергетические технологии по экономическим и другим показателям, нужно определить их действительную стоимость, ведь в России цены на топливо и энергию многие десятилетия не отражали реальных затрат на их производство.
То же можно сказать и о мировых ценах, так как до сих пор в любой стране часть стоимости энергии не учитывается в тарифах, а переносится на другие затраты общества. Но только «честные» цены могут, и будут стимулировать энергосбережение и развитие новых технологий в энергетике. Важная составляющая, не включаемая в тарифы, связана с загрязнением окружающей среды.
По многим оценкам, только прямые социальные затраты, связанные с вредным воздействием электростанций (болезни и снижение продолжительности жизни, оплата медицинского обслуживания, потери на производстве, снижение урожая, восстановление лесов, ускоренный износ из-за загрязнения воздуха, воды и почвы), составляют до 75% мировых цен на топливо и энергию. По существу, эти затраты общества — своеобразный «экологический налог», который платят граждане за несовершенство энергетических установок.
Поэтому основной проблемой в данном аспекте является то, что выбор формы и внешнего силуэта гелиоздания продиктован не столько эстетическими, сколько его функциональными соображениями. Механизм работы энергообеспечения здания накладывает серьезные ограничения на его композицию.
Таким образом, отправным моментом в проектировании гелиоздания чаще всего является не образ, воплотить который в своей постройке стремится архитектор, а схема работы системы энергообеспечения здания. Существенное ограничение накладывает и типология гелиозданий.
Наибольшая экономическая эффективность от применения гелиосистем достигается лишь в постройках малой и средней этажности. Большие плоскости фасадов и обилие стекла более соответствует масштабу высотных и многоэтажных зданий, тогда как масштаб индивидуальных жилых домов — главного объекта гелиоархитектуры требует присутствия мелких, сомасштабных человеку деталей.
Как ни парадоксально, но столь перспективное направление в архитектуре, сдерживается также и проблемами технологического характера. Архитектор вынужден использовать большие ровные плоскости, необходимые для использования солнечных коллекторов, выпускаемых промышленностью, следить за правильным их наклоном и расположением.
Однако, с другой стороны, гелиоздание сильнее привязано к местности, к конкретному ландшафту, природно-климатическим условиям. Индивидуальный подход к проектированию каждого отдельного сооружения положительно влияет на результаты деятельности проектировщика, принуждая его более внимательно подходить к анализу 74 среды в которой будет осуществляться строительство объекта.
На основании этого важно отметить объективный характер тенденции к усилению роли регионализма в архитектурно-строительном процессе в гелиоархитектуре. Данная область архитектуры имеет огромный потенциал развития.
В настоящий момент подобные установки используются главным образом для частного строительства, но в дальнейшем типология энергосберегающих и энергоактивных зданий расширится. Основы будущего развития проектирования энергосберегающих зданий закладываются уже сегодня, но своего расцвета оно достигнет тогда, когда проблема исчерпания энергетических ресурсов будет стоять особенно остро. Применение энергии ветра, гео- и гидротермальной энергии при проектировании зданий, наряду с применением солнечной энергии, несомненно, является перспективным направлением в современной архитектуре и строительстве. Следовательно, уже сейчас необходимы научные и творческие изыскания в этой области, причем стоит обратить внимание не только на конструктивно-технические решения (в этой области уже достаточно много удачных наработок), но и на поиск выразительных архитектурно- композиционных и градостроительных решений.
Энергоактивные здания. Теплотехническим базисом концепции является то, что для круглогодичного отопления и горячего водоснабжения здания типа коттедж, спроектированного с учётом современных требований теплоизоляции и герметизации, требуется энергии в 10 раз меньше, чем поступает энергии солнечного излучения на ограждающие строительные конструкции здания в течении года (для условий северных районов Украины). Избыток тепла летнего периода накапливается в сезонном аккумуляторе тепла и эффективно используется при помощи теплового насоса в течение года.
Эксплуатационные расходы на горячее водоснабжение, отопление, вентиляцию и кондиционирование энергоактивного здания в 4 — 10 раз меньше чем для аналогичного здания, оснащённого газовым котлом и кондиционером (в ценах на энергоносители 2008года). Газ в энергоактивном здании не используется (не следует опасаться подорожания газа до европейских цен), а единственным потребляемым внешним энергоносителем является электроэнергия, которая является внутренним украинским продуктом и цена на который не будет подвергнута резкому росту. Эксплуатация энергоактивного здания является наиболее экологически чистым вариантом обеспечения комфортных условий для людей, и является наиболее удобной для регулирования, автоматизации и сточки зрения безопасности.
Основополагающими подходами при проектировании энергоактивных зданий являются:
А. Сбережение энергии содержащейся и выделяемой внутри здания- теплоизоляция и герметизация ограждающих конструкций и цокольного этажа (подвала).
Б. Возвращение энергии, сбрасываемой в результате обязательных процессов- вентиляция, канализация.
В. Введение внутрь здания энергии окружающей среды- солнечное излучение, тепло наружного воздуха и грунта.
Источник: otherreferats.allbest.ru
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Использование техногенного сырья — мощный экологический ресурс
В условиях нарастающей экологической напряженности в мире проблема рационального использования и эффективного сбережения природных ресурсов становится важнейшей задачей жизнедеятельности любого государства. Природное сырье в строительстве — это строительные камни песчано гравийная смесь, гравий, песок, щебень и другие горные породы.
Сюда же относят отвалы вскрышных пород, образующихся при разработке карьеров и строительных котлованов. К сожалению, многие районы, например в России не обеспечены природным сырьем в необходимом количестве, а в других — их запасы исчерпаны. Во многих случаях это приводит к затратам на их транспортировку из других регионов, что нецелесообразно ни с экономической, ни экологической точку зрения, так как подобные перевозки сопровождаются неизбежными экологическими нарушениями. В этом случае исключительно важное значение имеет сбережение сырьевых ресурсов на основе внедрения мало отходных технологий. Альтернативным направлением сбережения природных ресурсов может служить повторное использование отходов производства самых различных отраслей народного хозяйства. Значительное количество этих отходов может быть использовано в промышленности строительных материалов [ 1
С развитием техники и ухудшением в стране экологической ситуации все большее значение приобретает именно техногенное сырье. К нему относят самые разнообразные промышленные отходы и побочные продукты: металлургические шлаки, бокситовые и другие шламы, отходы горно обогатительных комбинатов, золу и золошлаки ТЭС, вторичные полимеры, продукты переработки древесины.
Техногенное сырье рассматривается многими специалистами как национальное достояние, как исключительно ценный продукт, аккумулирующий в себе ранее затраченные инвестициониые и энергетические ресурсы. Его использование в производстве строительных материалов во многих случаях оказалось значительно дешевле, чем разработка и освоение природных ресурсов.
Использование техногенного сырья для производства строительных материалов с экологической точки зрения весьма перспективно: резко сокращаются объемы добычи дефицитных природных строительных материалов; утилизируются и химически прочно связывается огромное количество загрязняющих природную среду промышленных отходов; освобож даются ценные земельные участки, отчуждаемые под хвосто и шламохраиилища. Только под хранение золошламовых отходов ТЭС отчуждаются огромные территории.
В строительной индустрии находят широкое распространение отходы энергетического производства такие как: золошлаковые отходы (ЗШО). В настоящее время в России ежегодно их образуются десятки миллионов тонн. Каждые сутки работы на угле ТЭС накапливается до 1 тыс. тонн золы и шлака. Подавляющая их часть направляется в отвалы, а в строительстве утилизируется лишь 3- Для сравнения в США и Германии —
Золошлаковые отходы — незаменимый компонент формовочных смесей для получения высококачественных строительных материалов. Их используют для производства ячеистого бетона, силикатного кирпича, пенозолсиликата, аглопорита, асфальтового основания дорожных одежд и т.д. ЗШО считается прекрасным материалом цементно сберегающим материалом. При производстве бетонов введение золы позволяет экономить до 100 кг/м цемента, а при использовании добавок модифи каторов — до 200 кг/м . Одновременно улучшается структура цементного теста и повышаются теплозащитные свойства конструкций.
Прекрасно зарекомендовала себя разработанная ВНИИ-строем безотходная технология производства лицевого кирпича на основе зол ТЭС, позволяющая сэкономить средства на строи тельство и эксплуатацию золоотвалов, но и значительно уменьшить загрязнение среды
Металлургические шлаки — высококачественное сырье для производства шлакопортландцементов, гипсошлакоблоков. Годовой объем выхода шлаков металлургических заводов исчисляется многими десятками миллионов тонн. В нашей стране очень высок объем утилизации доменных шлаков, 80 выхода которых идет на изготовление шлакопортландцемеита и порис тых заполнителей. В последние годы все большее применение в качестве крупного и мелкого заполнителя в бетонах получают создаваемые по безотходной технологии шлаковая пемза (термозит) и шлакостеклогранулят, не уступающие природному щебню по большинству показателей. Например, прочность бетона на шлаковом цементе на 15- выше, чем на гранитном.
Широко известен ценнейший конструктивный материал — шлакоситал, обладающий высокими физико механическими, химическими свойствами и экологической чистотой. Исключительно большое значение для производства портландцементного клинкера и шлакопортландцементов высокого качества имеет гранулированный доменный шлак, придающий цементу анти-коррозийность, повышенную прочность, текучесть и быстроту твердения.
В России в ближайшие годы ожидается реконструкция предприятий по переработке отработанного ядерного топлива (ОЯТ), резко усиливается спрос на особо тяжелые бетоны для радиационной защиты. Для этих целей учеными предлагается использовать бетон, в составе которого вместо дорогостоящего металла будут использованы отходы и шихта металлургического производства.
Прекрасным примером блокирования фенолформальдегидных и других загрязнителей в структуре строительных материалов является использование отработанных формовочных смесей, образующихся в ходе металлургического литейного передела. Формовочная глина, используемая как связующее, нетоксична и может широко применяться при производстве строительных материалов.
Продукты переработки древесины и других растительных материалов. В России на лесопромышленных комплексах и деревоперерабатывающих комбинатах ежегодно образуется млн м отходов древесины. Кроме того, сжигаются и вывозятся в отвалы в огромных количествах древесная тара, отходы переработки хлопчатника, лубяных культур и другого сырья, пригодного для производства строительных материалов.
Важнейшим направлением рационального, экологически целесообразного использования древесины в строительной индустрии является производство различных бетонов: арболита, фибролита, опилкобетона, королита. Наиболее известным из этих экологически чистых дешевых строительных материалов является арболит. Это легкий крупнопористый бетон, состоящий из древесной дробилки (в основном отходы из лиственных пород) и портландцемента марки 400. Широко применяется в качестве стеновых блоков при строительстве малоэтажных зданий. При устройстве ограждающих конструкций и перегородок используется королит — теплоизоляционный материал, состоящий из коры, цемента (или строительного гипса) и добавок.
В промышленности строительных материалов широкое применение находит ценнейшее экологически чистое сырье, вырабатываемое из отходов целлюлозно бумажного производства — лигносульфонаты, обладающие обеспыливающими, пластифицирующими и другими ценными свойствами.
Отходы химического комплекса Несмотря на огромные объемы и разнообразия видов вторичного минерального сырья, эти отходы в строительной индустрии используются недостаточно. Находят лишь некоторое применение элсктротсрмофос-форные шлаки (шлакопортландцемент, силикатный кирпич), отходы содового производства (автоклавное производство материалов, газогипс), кубовые остатки перегонных производств, битумы (ячеистые бетоны с добавками нефтебитумов).
С точки зрения экологии следует более подробно остановиться на побочном продукте, получаемом при апатитовых и фосфоритовых концентратов — фосфогипсе. Применяется он при изготовлении цемента, строительных блоков, сухой штукатурке.
Однако проведенные в — х гг. исследования показали, что фосфогипс обладает гораздо большей удельной радиоактивностью, чем природный гипс и, по видимому, люди, проживающие в домах с его применением получают облучение на более интенсивное, чем жители других домов. Считается, что фосфогипс может быть применен в строительстве лишь после тщательной проверки на радиоактивность. Выяснилось также, что фосфогипс помимо радионуклидов, может содержать и такие вредные для здоровья человека вещества, как фтористые соединения.
Вторичные ресурсы (отходы производства) широко используются не только в производстве строительных материалов, но и в дорожном строительстве (в качестве инертных наполнителей, вместо песка, скальных пород, гравийных смесей), в фун-даментостроении, при устройстве гидротехнических плотин.
Значительный интерес представляет использование отходов в такой материалоемкой отрасли строительства как устройство оснований фундаментов зданий и сооружений. Для этих целей наиболее пригодны вскрышные и отвальные породы, у которых завершился процесс самораспада, а также доменные и сталеплавильные шлаки. При устройстве оснований из этих отходов их уплотняют, трамбуют, используют глубинное уплотнение.
В последние годы использование промышленных отходов в нашей стране, как в строительстве, так и производстве строительных материалов, заметно сократилось, что связано с общим уровнем падения промышленного производства и с отсутствием должного стимулирования в использовании вторичных ресурсов.
Низкий уровень использования техногенного сырья в России вызван также принципиально различным подходом к этой проблеме в экономически развитых странах и в России. Там, например, золошлаки являются продуктом (товаром), а не отходом. Интересно отмстить, что как показывают расчеты, рентабельность производства товаров продуктов из золошлаков зна чительно выше рентабельность производства самой электроэнергии на ТЭС.
В этом отношении пример показывают Западные страны. Например, в Дании уровень утилизации рециркулируемых материалов достиг 100 .В Нидерландах создана цельная, экологически выдержанная концепция развития строительной индустрии, которая основана на внедрении замкнутого безотходного производства с многократным использованием техногенного сырья.
Источник: bstudy.net