Экожилье ключ к будущему



жүктеу 0.74 Mb.
бет1/4
Дата22.05.2018
өлшемі0.74 Mb.
  1   2   3   4

Экожилье - ключ к будущему

Юрий Лапин. Экожилье - ключ к будущему
 

 

Аннотация


 

     В  книге рассматривается интенсивно развивающаяся современная тенденция

проектирования  и  экспериментального  строительства эффективных малоэтажных

домов.  Описываются различные  виды  эффективных  домов:  энергоэффективных,

ресурсоэффективных,    биоэффективных    и   т.д.   Формулируется    понятие

экологического   дома  как  интегрально   эффективного   дома.  Предлагается

концепция  экожилья  как  жилой  среды поселений  образованных  экодомами  и

рассматривается его влияние на решение  проблем городов и  других поселений.

Прослеживается  вероятное  влияние экожилья  на  экономические,  социальные,

экологические и другие глобальные процессы.

     Для  экологов,  проектировщиков,  и всех  интересующихся  экологической

проблематикой.

 

 

 



 

 

 



ПРЕДИСЛОВИЕ
 

     Еще сравнительно недавно было распространено мнение о том, что, если мы

хотим   избежать  наносимого  природе  ущерба,  то  альтернативой  жизни   с

современным уровнем  бытовых  удобств является возвращение  в  пещеры. Иначе

говоря экологический  ущерб оправдывался  как неизбежное  зло сопровождающее

цивилизацию,  как неизбежная  плата за привычный  уровень  бытовых  удобств.

Сейчас  становится  ясно,  что  этот взгляд  устарел. Современные технологии

открыли  возможность   третьего  пути,  на  котором   возможным  оказывается

построение жилищ с одной стороны обеспечивающих достойную человеку жизнь и с

другой стороны  кардинально снижающих негативное воздействие их на природную

среду.  Причем,  что особенно  важно,  это касается не  только и не  столько

непосредственного влияния на среду самого жилья, сколько полного, системного

воздействия  на  среду всей жилой сферы включая инженерную инфраструктуру  и

обслуживающий  сектор  экономики.  Еще в  древности  было  замечена  важная,

системообразующая роль жилья: : "Мы создаем дома, а затем дома создают нас".

Таким  образом  жилье  оказывается  важным  фактором  способным  существенно

повлиять на решение все более обостряющихся глобальных проблем.

     Предлагаемая работа  посвящена проблематике  формирующегося в настоящее

время движения ставящего своей  целью переход  к  экологическим жилищам. Эта

обширная  тема требует  рассмотрения на разных  уровнях - на  техническом  -

касающемся вопросов строительства  и эксплуатации отдельных домов, на уровне

жилой среды  и  поселений  в  т.ч.  городов  и  урбанизированных  зон  и  на

глобальном   уровне.   Автором   в   настоящей  работе  предпринята  попытка

концептуально рассмотреть все эти вопросы.

 

 

ТИПОЛОГИЯ ЖИЛЬЯ


     дом как символ

 

     Дом это не только жилье, но и важнейший  символ Земного  существования.



От Греческого слова эйкос  - дом произошло название экологии. От  латинского

domus  в  разных  европейских  языках  образовались  такие  основополагающие

понятия как собственность, владение, власть, суверенное право. Дом  является

самым часто встречающимся словом  в Библии. Известно выражение:  "Мы создаем

себе дома,  а  затем они  создают  нас". Его  можно  было  бы  без  большого

преувеличения перефразировать следующим образом: "Мы создаем  себе жилища, а

затем они формируют наш мир".

     За последние полтора столетия индустриальная эпоха кардинально изменила

характер массового жилья, что не могло соответствуюшим  образом не сказаться

на ккультуре, массовой психологии, социально-экономических отношениях и т.д.

Для  того чтобы  понять  характер  этих  изменений  необходимо  сравнительно

рассмотреть наиболее общие свойства жилищ разных эпох, а именно такие как их

взаимодействие с  природным окружением,  зависимость  от внешних технических

систем, степень благоустроенности и обеспечения санитарных условий и т.д.

 

     Доиндустриальное жилье



      Типичное жилье  доиндустриальной эпохи  представляло собой малоэтажный

дом  с  участком  земли, с  печным  или  близким к печному  отоплением,  без

привычных  для  нас  современных  удобств.  Доиндустриальное  жилье обладало

свойствами автономности,  относительной  устойчивости,  сравнительно  низкой

экологической  вредности, не отгораживало  человека от природного окружения,

но не отвечало в жолжной мере санитарно-гигиеническим требованиям.

 

     Жилье индустриальной эпохи



 

     Индустриальное   жилье   требует   для   своего  существования  больших

инженерных  сетей  и  поддерживающих их отраслей промышленности.  Тем  самым

многоэтажные жилые дома оказываются концевыми или терминальными сооружениями

инженерных   сетей.   Экологический  ущерб  окружающей   среде   современная

застройка,   таким  образом,  наносит  как  непосредственно,  так  и   через

инженерную  инфраструктуру  и  обслуживающий  ее   производственный  сектор.

Сравнительно  с  прошлой,  доиндустриальной эпохой, этот  ущерб  оказывается

критически  большим,  в  связи  с чем жилье  индустриальной  эпохи  является

антиэкологичным, как непосредственно, так и в системном смысле.

     В  свете   этого   представляеся   сомнительной   нацеленность   многих

экологических  организаций   преимущественно  на   борьбу  с   промышленными

загрязнениями  окружающей среды,  поскольку  это оказывается  в значительной

мере борьбой со следствиями, а не с причинами.

     Несмотря   на  высокий  уровень  внутриквартирных  санитарных  условий,

следует  признать,  что индустриальное жилье  в способствует заболеваниям  и

вырождению   людей   из-за   оторванности   от   природы,   непредоставления

возможностей   для   нормального   физического   труда,   общего   ухудшения

экологических условий.

     Изначальная  антиэкологичность  многоэтажной  застройки  обясняет  крах

многочисленных  попыток построения городов-садов  предпринимаемых  уже более

столетия.  По  общему  признанию характер развития городов  с  начала  эпохи

индустриализации  и  по  настоящее  время,  проявил  себя как  антигуманный,

антиэкологичный и тупиковый.

 

 

     Экологическое жилье



 

     В  настоящий   момент  стихийно  появляются  дома  нового  типа  обычно

называемые экологическими и которые имеют все основания стать основным видом

жилья постиндустриальной эпохи.

     Кратко экодом - это  индивидуальный или блокированный  дом  с  участком

земли,  являющийся радикально ресурсосберегающим и  малоотходным, здоровым и

благоустроенным,   неагрессивным  по   отношению  к   природной  среде.  Это

достигается   главным   образом   применением   автономных   или   небольших

коллективных инженерных систем жизнеобеспечения  и рациональной строительной

конструкцией дома. Что важно,  этими  качествами он обладает  не только  как

отдельно взятый, но и системно - со всеми коммунальными и обслуживающими его

производственными системами.

 

 

 



 

 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ДОМ


 

     Энергоэффективный дом

 

     Мировое потребление энергии



     Современную  историю   экологического  домостроения  можно  начинать  с

энергоэффективных домов  которые  можно  считать  прямыми  предшественниками

экологических.  Разрабатываться  проекты  энергоэффективных домов начали  во

множестве после известного энергетического кризиса начала 70 - х годов.

     Энергия   на  протяжении   всей  историиявлялась   важнейшим  ресурсом,

необходимым любому  обществу. Она  является одной из  основных  потребностей

человека,  предоставляющей  возможность для  отопления  и  освещения  домов,

приготовления  пищи.  Кроме  того  энергия  необходима  для  промышленности,

транспорта и связи.

     В  настоящее  время  в  среднем  на   жителя  земли  вырабатывается  20

мвт*час/год, при  этом  разброс  этого  значения  для  стран разного  уровня

развития   составляет   более   50  раз.   Суммарное   потребление   энергии

человечеством в наше время превышает 120 миллиардов мвт*час/год и продолжает

увеличиваться со скоростью прибдизительно 3% в год.

 

     Экологические аспекты производства энергии



 

     Производство    и   использование    энергии    всегда   сопровождается

экологическим ущербом,  чего  по видимому не удастся избежать  и в  будущем.

Среди всех отраслей производства, энергетичесое лидирует по степени вредного

воздействия  на  окружающую  среду. При рассмотрении  экологических  проблем

любого города,  любой проимышленного района, всегда приходится сталкиваться,

как  с  одним  из  главных,  с  букетом  экологических  проблем  порожденных

производством энергии. Экологический  ущерб  от энергетики как правило носит

комплексный характер,  загрязняются  воздух,  вода, почвы,  отчуждаются  под

шахты, электростанции, отвалы  и терриконы большие территории. С энергетикой

связаны  такие  глобальные  экологические  проблемы как  проблема  кислотных

дождей,  потепления  климата, озоновых дыр.  Очевидно что кардинальный  путь

решения экологических проблем энергетики состоит в сокращении производства и

потребления энергии. Расчет показывает что по крайней мере в жилищном сеторе

можно  обходиться  многократно  меьшим количеством  энергии  без  ухудшенния

условий жизни.

     ___________________________________________________________________________

     Энергоэкономность и энергоэффективность

 

     Первоначально на этом пути возникли программы экономии энергии, позднее



стали  говорить об энергоэффективности.  Второй термин значительно шире,  он

подразумевает не только  ликвидацию лишних  трат  энергии,  но  и  повышение

коэффицента   полезного   использования  энергии   во  всех   энергетических

процессах.

     Экономия энергии  где бы  то ни было  всегда благоприятно отражается на

состоянии природной среды поскольку позволяет сократить ее производство (или

наращивать меньшими темпами)  и избежать  загрязнения и отходов по всей, как

правило   весьма  длинной,   цепочке   ее   производства,   распределения  и

использования.  По подсчетам специалистов энергосбережение оказывается в 4-5

раз экономически выгоднее чем выработка эквиваленнтного количества энергии.

 

 

 



     Энергоэффективные дома

 

     Энергоэффективные  дома можно  считать самыми  близкими  родственниками



экологических,   и  с  них   почти   можно   начинать   современную  историю

экодомостроения.   Несмотря  на   то   что  энергоэффективность  далеко   не

исчерпывает всех сторон экологического  дома, она  является одним из главных

свойств экологического дома и степннь его энергоэффективности является одной

из  главных  его  характеристик.  Успешные проекты  энергоэффективных  домов

являются хорошей основой для конструирования экологических домов.

 

     Потребление энергии в жилищном секторе



 

     На энергоснабжение жилых  и общественных  зданий  в странах с умеренным

климатом  тратится около  трети  всей  потребляемой энергии,  таким  образом

потенциал энергосбережения в жилищном секторе весьма велик.

     Энергопотоки в жилище

 

     Дом представляет собой единую теплоэнергетическую систему с проходящими



через нее потоками различных энергий.

     Рисунок

 

     Энергопотери дома



 

     Дом теряет энергию почти исключительно в виде тепла, поскольку все виды

поступающей энергии превращаются в нем в тепло. Основных каналов теплопотерь

дрма  три:   через   ограждающие   конструкции,  через   окна  и   с  теплом

вентилируемого воздуха. Поскольку  в  последнее время  появились конструкции

окон с достаточно большим сопротивлением теплопередаче, то впервые появилась

возможность кардинально утеплять дома до такой степени, что им становится не

нужна  система  отопления  даже  в  весьма холодном  климате.  Таким образом

становится  реальным лозунг "лучше один раз утеплить дом, чем  всю жизнь его

отапливать".

 

     Неотопительные теплопоступления



 

 

     В  доме  помимо  функционирования  системы  отопления,  постоянно  идут



множество   других  энергетических  процессов,  сопровождающихся  выделением

тепла.  Суммарно  эти  тепловыделения  для  средней   величины   коттеджа  в

среднероссийских условиях составят порядка 10 мвт*час за отопительный сезон.

С другой стороны теплопотери за этот же  период могут быть сделаны несколько

ниже этой величины.

 

 



     Система терморегулирования

 

     Вместо системы отопления в хорошо изолированном  доме для компенсации в



экстремально   холодные   периоды  достаточно   иметь   маломощную   систему

терморегулирования. Действовать она будет эпизодическии выполнена может быть

по лучистому типу.

 

     Вентиляция



 

     На вентиляции в  существующих домах теряется ориентировочно около трети

всего тепла. Исходя из этого естественно было бы  ее  сократить , однако при

этом  могут ухудшиться качество внутреннего воздуха,  что также недопустимо.

Анализ показыват,  что  возможно  проведение  системы  различного  характера

мероприятий нацеленных на замедление или компенсацию ухудшения гигиенических

показателей внутреннего воздуха. При этом без ухудшения качества внутреннего

воздуха окажется возможным сократить объемы вентиляции и вместе с тем потери

тепла.  Потери тепла  на вентиляцию  могут  быть сокращены также применением

искусственных   сосредоточенных   приточно-вытяжных  систем   вентиляции   с

теплообменниками или тепловыми насосами.

 

 



 

 

 



 

     Энергоснабжение экодомов

     Возобновляемые источники энергии

 

     Для  снабжения  энергией  экодомов  естественно  использование  энергии



возобновляемых  источников  (ВИЭ).  Было  бы  неверным  утверждать  что  ВИЭ

экологически безупречны, но экологический ущерб от  них  несравненно  меньше

чем от традиционной энергетики.

 

 



     Солнечная энергия

 

     Первичной энергией для жизни на земле за небольшим исключением является



солнечная. Она  как показывают расчеты, в  большинстве  районов  Земли может

быть и основным источником энергии для экодома. Идея "солнечного дома" имеет

солидный  возраст, а если обратиться  к традиционным верованиям, имеет еще и

мистическое   обоснование.   Она   составной  частью   входит  в   концепцию

экологического жилища.

 

     В  центральной  Европе годовой приход солнечной радиации составляет 1.1



мвт*час/м[2],[    ]в    районах    Сахары    -     2.3

мвт*час/м[2]. В России приход солнечной энергии на горизонтальную

поверхность колеблется  от 0.7 мвт*час/м[2]*год на севере до  1.5

мвт*час/м[2]*год на юге.

     Таблица  1. Среднегодовой  приход  солнечной  энергии на горизонтальную

площадку.

     Город

     мвт*час/м[2]*год

     Город

     мвт*час/м[2]*год

 

     Архангельск



     0.85

     Омск

     1.26

 

     Петербург



     0.93

     Новосибирск

     1.14

 

     Москва



     1.01

     Ростов на Дону

     1.29

 

     Екатеринбург



     1.1

     Астрахань

     1.38

 

 



     Элементарный расчет показывает что в средней  полосе России двухэтажный

коттедж  занимающий в плане  100  м[2] за год получает  от солнца

более 160  мегаватт*час  энергии, что превышает всю  его годовую потребность

даже при нынешнем расточительном потреблении энергии.

 

     Тепловые гелиоприемники



 

     Тепловые  солнечные коллекторы  превращают энергию солнечного излучения

непосредственно  в  тепло. Достоинством тепловых солнечных  преобразователей

является высокий КПД.  У  современных  коллекторов  он  достигает 45 -  60%.

Эффективность термальных  гелиоприемников повышается если они  снабжены теми

или  иными  концентрирующими  излучение  зеркальными  поверхностями.  Весьма

перспективными для  экодомов обещают  стать  плоские  солнечные  элементы  с

линейными  концентраторами   излучения  -   фоконы.  Однако  потребности   в

низкотемпературном  тепле  летом  в  доме  невелики,  поскольку  в  связи  с

трудностью его длительного хранения,  до  зимы,  когда  оно  главным образом

нужно, его  сохранить сложно. Этим  объясняется относительно ограниченное их

использование в энергоэффективных домах.

 

     В  зависимости от  этого  тепловые коллекторы  разделяются на плоские и



концентраторные.  Плоские  коллекторы наиболее  просты и дешевы, однако дают

лишь  низкотемпературное  тепло,   сфера  применения  которого   в   домовом

энергохозяйстве ограничена. Концентраторные коллекторы более  эффективны, но

достаточно  сложны в  т.ч.  в  эксплуатации,  и  дороги  из-за необходимости

поворотных систем слежения за солнцем. Поэтому их использование в автономной

энергосистеме жилищ пока проблематично.

     Промежуточное  положение  занимают  появившиеся  сравнительно   недавно

фоконы  -   плоские  солнечные   элементы  составленные  из  полос  линейных

концентраторов лучистой энергии. Концентраторы в сечении имеют V -  образную

форму (плоскую или параболоидную, последняя дороже, но эффективнее)  которые

в  широком  диапазоне углов нахождения солнца концентрируют всю или  большую

часть  излучения  в  своей  сужающейся части где  располагаются теплосъемные

трубки. Фоконы  совмещают в  себе  преимущества  плоских  и  концентраторных

коллекторов  - они не  требуют строгой ориентации на солнце  и  в тоже время

позволяют  получить более высокую температуру теплоносителя, что увеличивает

их эффективность.

 

     рисунок



 

 

     Теплоулавливающие стены



 

     В последнее  время  стали популярны  стены с  прозрачной теплоизоляцией

которые хорошо улавливают солнечное тепло и  передают его внутрь зданий. Они

представляют  интерес для  домов  переходного  типа, для экологических домов

эффективнее использовать все же солнечные батареи.

 

 



     Фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии

 

     Электроэнергия относится к  качественным видам  энергии поскольку может



легко  преобразовываться и  успешно сохраняться,  поэтому потребность  в ней

экодома достаточно велика. Вот почему экспериментальные дома  имеют несмотря

на низкий по  сравнению  с тепловыми батареями КПД большие площади  покрытые

фотоэлектрическими солнечными приемниками.

     Общим недостатком солнечных приемников энергии является  нерегулярность

поступления энергии  и  несовпадение  этих  поступлений  с графиком основных

потребностей жилища в энергии, в  связи с чем они могут успешно  применяться

только в сочетании с теми или иными энергоаккумуляторами.

 

     Размещение гелиоколлекторов



 

     При  отсутствии  затеняющих  сооружений вся  площадь восточных  южных и

западных фасадов дома, за  исключением  окон,  может быть  занята солнечными

коллекторами.  В первую  очередь  это относится  как  к наименее  затеняемым

поверхностям  крыш, всвязи с чем уже появился термин "энергетическая крыша".

Сейчас все больше появляется  в  продаже  солнечных батарей  выполненных как

кровельные элементы.

 

 



     Проблема доступа к солнцу

 

     Еще  в  древней  Греции  незатеняемость  дома  и  прилегающего  участка



гарантировалась  законодательно.   В  связи  с   развитием  малой  солнечной

энергетики аналогичное право должно быть введено и в современных поселениях.

     При плотной  городской  застройке может возникнуть  проблема  взаимного

затенения гелиоприемников деревьями  , домами  или другими  сооружениями. На

этот случай должны быть приняты нормативные  акты и  проектировочные правила

защищающие  определенный  сектор   солнечного   облучения  домовладения   от

затенения  высокими деревьями  или другими  объектами на  соседних участках.

Опыт законодательного регулирования доступа к солнцу домовладений имелся еще

в древней  Греции.  Расчеты показывают что при достаточно  плотном, например

шахматном  расположении  домов,  затенение остается  в  допустимых пределах.

Футурологи  предсказывают что типичный  городской пейзаж  близкого  будущего

будет включать  тысячи расположенных  на крышах домов накопителей  солнечной

энергии,   которые   станут  таким  же   элементом  повседневности,  как   и

телевизионные антенны сегодня.

     В  будущем   предстоит  создать   для  районов  подверженных  стихийным

бедствиям солнцеприемные устройства достаточно  устойчивые к их воздействию,

подобно  тому  как это  уже  сделано  для ветроустановок мачты  и ли лопасти

которых автоматически складываются при опасном ветре.

 

     Ветровые энергоисточники



 

     Ветровая   энергия   являясь  разновидностью   солнечной   используется

человеком с древнейших  времен.  Особенную  ценность ей  придает  то, что во

многих  регионах она имеет зимний максимум,  компенсируя  недостаток  прямой

солнечной энергии. В некоторых районах ветроресурсы оказываются столь велики

что ими можно  удовлетворить энергопотребности дома  с  избытком. Избыточная

энергия  может использоваться для производственных целей  или продаваться во

внешнюю  сеть.  Стоимость  ветроэнергии   в  некоторых  случаях  уже  сейчас

оказывается ниже стоимости энергии полученной на тепловых станциях.

 

     Энергия биомассы



 

     Существуют породы  быстрорастущих  однолетних  и  многолетних  растений

которые  уже сейчас рентабельно выращивать для топливных  нужд. Важно то что

при  сжигании  специально  выращенной  биомассы  в   атмосферу  не  попадает

дополнительный   углекислый  газ,  поскольку  в  процессе  роста   такое  же

количество его  поглощается.  Таким образом  суммарное  количество  двуокиси

углерода относящейся к парниковым газам, в атмосфере не  увеличивается и тем

самым не вносится вклад в глобальное потепление.

 

     Тепло окружающей среды



 

     Можно отапливать дома  отбирая  тепло  от холодного воздуха, воды, льда

или  грунта.  Это  может  быть  осуществлено с  помощью тепловых  насосов  -

устройств в принципе  идентичных обычному холодильнику, с той лишь  разницей

что  полезным  эффектом  является  тепло  выделяемое  радиатором. На  привод

теплонасоса затрачивается  электрическая энергия, однако получаемая тепловая

энергия  оказывается  в  3-5  раз   больше.  Отсюда   в   частности  следует

нерациональность прямого использования электроэнергии для этопления.

     Использование  теплонасосов для отопления  зданий является выгодным, во

многих  странах  имеются  действуют  программы   стимулирующие  использоание

теплонасосов имеющие государственную поддержку.

 

     Аккумулирование энергии



 

     Энергия от  возобновляемых источников  поступает  нерегулярно и  иногда

непредсказуемо, более  того  от  солнечных  коллекторов  она  поступает  как

правило  в  противофазе  к  графику  потребности  дома в ней. Действительно,

энергии  больше требуется  в течении года зимой и в течении суток  в  темное

время. В связи с этим возникает задача аккумулирования энергии, последующего

преобразования  ее и  выдачи  в  нужное время в  нужной форме  и  количестве

потребляющим устройствам.  Эта задача остается пока технически более сложной

чем  просто  получение  энергии и не имеет еще  хорошо отработанных решений.

Задача заключается в  создании  достаточно  эффективных  сезонных  (месяцы),

среднесрочных (недели), и маневренных (дни, часы)  аккумуляторов. Наибольшую

важность  и  трудность  представляет  создание  сезонных  аккумуляторов,  от

которых  требуется  сохранение  энергии  в  течение нескольких  месяцев  для

обеспечения зимнего пика потребления.

     На  сегодня  наиболее  перспективным  способом  длительного  сохранения

энергии  в  доме  представляется хранение  ее в  иде  водорода,  получаемого

гидролизом воды,  в  металлгидридных аккумуляторах.  Преимущества  последних

заключаются в низкой взрывоопасности и малом объеме. Обратное преобразование

водорода  в энергию  (электрическую и тепловую) возможно с помощью топливных

элементов. По  ценовым критериям водородный энергетический цикл для  дома  в

ближайшее время обещает стать вполне доступным.

    


Каталог: wp-content -> uploads -> 2013
2013 -> Министерство сельского хозяйства Республики Казахстан 010 000, г
2013 -> Бір көзден алу тәсілімен мемлекеттік сатып алу қорытындысы туралы №21 хаттама
2013 -> Бір көзден алу тәсілімен мемлекеттік сатып алу қорытындысы туралы №2 хаттама
2013 -> Бір көзден алу тәсілімен мемлекеттік сатып алу қорытындысы туралы №6 хаттама
2013 -> Министерство сельского хозяйства Республики Казахстан 010 000, г
2013 -> Тақырыптың өзектілігі
2013 -> «Алаш» либералдық-демократиялық қозғалысы идеологиясының маңызд


Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет