Экология в строительстве

Содержание

1. Экологические основы урбанизации. Урбоэкология.……………...3
1. Экологические основы урбанизации………………………………..3
2. Урбоэкология…………………………………………………………3
2. Энергосберегающие здания. Понятие об эксэргии.…..……………5

2.1 Энергосберегающее здание……………………………………………5

2.2 Понятие об эксэргии……………………………………………………6

  3.  Дом будущего …………………………………………………………..6

1. Экологически чистый дом уже сегодня……………………….………6
2. Принципы и подходы………………………………..…………………7
3. Практический опыт……………………………………………………..8
4. Энергоэффективные материалы и конструкции в действии…………10
5. В потоке воздуха……………………..…………………………………11
6. Контроль и регуляция…………………………………….…………….12
4. Список литературы………………………………………………………13

1. Экологические  основы урбанизации. Урбоэкология.

1.1 Экологические основы  урбанизации.

Экология – наука о  закономерностях взаимоотношений  организмов, видов и сообществ  со средой обитания, рассматриваемая  как раздел биологии (биоэкология), а в современном понимании (глобальная экология) – комплексная научная  дисциплина о взаимоотношениях человека, природы и общества.

Одной из наиболее характерных  особенностей развития современного общества является быстрый рост городов и  непрерывный темп увеличения численности  их жителей, то есть идет урбанизация. Она, по-видимому, влечет за собой самые  значительные социальные преобразования в .истории человечества.

Урбанизация (от лат. urbanus- городской) - это процесс повышения роли городов  в развитии общества. Особые городские  отношения охватывают социально-профессиональную и демографическую структуру  населения, его образ жизни, размещение производства и расселение.

1.2 Урбоэкология

Урбоэкология (от лат. "urbs” – город), или экология города, – прикладная наука, которая изучает экологические проблемы городов и формирует оптимальные пути их решения, а также нарастающее антропогенного воздействия на природную среду, разрабатывая методы комплексного решения проблем крупных городских поселений. Урбоэкология сложна и включает в себя социальные, биологические, географические, технологические, психологические, нравственные, культурные и духовные аспекты. О тяжёлой экологической ситуации в современных городах написано много. Здесь и перенаселённость, и влияние отходов производства, и неблагоприятная гигиеническая обстановка, низкий нравственный, культурный, духовный уровень, проблемы энергетики.

В некотором приближении  город можно сравнить с единым сложно устроенным организмом, который  активно обменивается веществом  и энергией с окружающими его  природными и сельскохозяйственными  территориальными комплексами, и другими городами. Важно отметить, что город можно разделить на две основные подсистемы:

1.   территориальная общность людей (все горожане), которая составляет неотъемлемую часть города и является смыслом его существования;

2.   все материальные объекты, которые составляют как бы «раковину» для всех жителей.

Города служат центрами притяжения для людских и материальных ресурсов. В крупных и крупнейших городах  концентрируются высококвалифицированные  специалисты и рабочие, научная  и творческая интеллигенция, хранятся огромные материальные, культурные, исторические и научные ценности. В города поступают  промышленное сырье и полуфабрикаты, готовая продукция, плоды сельскохозяйственного  производства. Одновременно города «экспортируют» промышленную продукцию, выбрасывают  в окружающую среду огромное количество отходов. Они становятся центрами техногенных биогеохимических провинций. Фактически любой крупный город как при «импорте» вещества и энергии, так и при «экспорте» готовой продукции и своих отходов связан со всей планетой. Сырье, детали, станки и механизмы, продукты питания поступают в города (прямо или косвенно) из разных регионов и отправляются во многие страны мира. Химические вещества, выбрасываемые из заводских труб больших городов (например, тяжелые металлы), включаются в глобальный круговорот и выпадают на поверхность земли вплоть до ледников Антарктиды и Гренландии. Но наиболее существенное влияние города оказывают на свое непосредственное окружение.

Любой город неповторим и  оригинален не только по своей архитектуре  и местоположению, но и по особенностям производства (сочетанию отдельных  отраслей), транспортно-экономическим  связям. Изучение экологической специфики  каждого крупного города нашей страны и всего мира — задача крайне важная, но в высшей степени трудоемкая. Тем не менее, уже сегодня возникают различные ситуации, при которых для решения практических проблем требуется усредненная модель города. Как в медицине анатомофизиологические параметры каждого реального пациента сравнивают с абстрактной «нормой», полученной в результате усреднения информации об огромном количестве изученных больных и здоровых людей, так и в урбоэкологии необходим эталон «города вообще». Работа над такой моделью была предпринята экологами Б.Б. Прохоровым и Ю.Н. Лапиным.

Первоначально в качестве базовой модели был выбран условный город с численностью населения в 1 млн. жителей, многофункциональный— в нем представлены основные виды промышленности. Для создания модели эталонного города использовались сведения о различных городах, которые с соответствующими поправками пересчитывались применительно к выбранной модели. Модель составлялась по принципу баланса: на входе— вещества, поступающие в город в виде сырья, ресурсов, пищевых продуктов, а на выходе - выбросы в атмосферу, промышленные и бытовые стоки, в природные воды и отходы, поступающие на городские свалки.

2. Энергосберегающие здания. Понятие об эксэргии.

2.1 Энергосберегающие  здания.

Энергосберегающим называют такое здание, в котором используются проектные и технические решения, позволяющие эксплуатировать его  с малым расходом энергии, сохраняя при этом комфортные санитарно-гигиенические  условия.

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.

2.2 Понятия об  эксэргии.

Эксергия —часть энергии, равная максимальной полезной работе, которую может совершить термодинамическая система при переходе из данного состояния в состояние равновесия с окружающей средой. Эксергией иногда называется работоспособность системы. Использование понятия эксергии даёт возможность количественно определить влияние неравновесия термодинамических процессов на эффективность преобразования энергии, то есть позволяет вычислять особенности второго начала термодинамики: выделить ту часть энергии, которая не может быть использована из-за газодинамических явлений, трения, теплообмена. Такой подход даёт возможность анализировать степень термодинамической доскональности того или другого элемента установки и не требует предварительной оценки работоспособности всей установки в целом.

3. Дом будущего.

1. Экологически чистый дом будущего - уже сегодня

Термин "пассивный дом" появился в русском строительном лексиконе всего несколько лет  назад. В пассивном доме расход энергии  на отопление сводится к минимуму благодаря использованию внутренних источников тепла, современных энергосберегающих  технологий и высокоэффективных  теплоизоляционных материалов.  
  Надо отметить, концепция здания, не нуждающегося в мощной системе отопления, уже нашла в нашей стране благодатную почву. В самом деле, низкаяэнергоэффективность существующих зданий и огромные расходы энергоресурсов на отопление являются для России источником множества экономических и социальных проблем. Самая очевидная тому причина - тарифы на все виды энергоресурсов растут гораздо быстрее доходов населения.

В связи с этим задача сокращения расходов на отопление становится все более актуальной как для  российских домовладельцев, так и  для муниципальных властей. С другой стороны, концепция пассивного дома привлекает еще и тем, что в ней заложена сильная природосберегающая компонента. Благодаря разумному использованию внутренних источников энергии и применению экологически чистых материалов пассивный дом не несет опасности окружающей среде и здоровью человека. То есть идея "пассивного дома" развивается на пересечении роста экологического сознания и вполне конкретного стремления сократить расходы. Но насколько она реализуема в отечественных условиях?

2. Принципы и подходы

Пассивный дом - это, в первую очередь, комплексный подход к энергосбережению жилища. Более 20 лет назад американский исследователь Дэвид Opp разработал концепцию здания, отвечающего самым  высоким требованиям экологичности  и энергоэффективности. Основные составляющие пассивного дома таковы:

• применение материалов и конструкций с максимальным сопротивлением теплопередаче для сокращения непродуктивных потерь тепла
• организация приточно-вытяжной вентиляции с применением рекуператоров, использующих тепло выбрасываемого воздуха для обогрева, поступающего извне;
• использование природных источников энергии для отопления и горячего водоснабжения (энергии солнца, ветра, термальных подземных источников).

Красивой иллюстрацией пассивного дома служит солнечный дом, который  отличает большая площадь остекления окон с южной стороны и солнечные  батареи на крыше, аккумулирующие энергию  для хозяйственно-бытовых нужд. Почему пассивный дом обходится без отопления? Это становится возможным благодаря рациональному использованию источников тепла и энергии самого дома и окружающей его территории. Источников тепла в жилом доме немало - это кухонная плита, работающие бытовые электроприборы, лампы освещения. Выделяют тепло люди и животные.

Например, спокойно сидящий  человек имеет тепловую мощность 120 ватт. Суммарно эти тепловыделения достигают немалых величин, сравнимых  с мощностью систем отопления. По отечественным строительным нормативам рекомендуется принимать внутренние тепловыделения в жилых домах на уровне 10 вт/кв.м (против 50-80 вт/кв.м систем отопления), на практике они могут быть и больше. Их достаточно для "отопления" наших жилищ в период до достижения среднесуточными температурами значения в 8 С, ниже которого включается система отопления.

3. Практический  опыт

Наибольшим практическим опытом реализации проектов пассивных  домов обладают страны Западной Европы, и в первую очередь, Германия. Именно здесь был построен первый в Европе пассивный дом, отличительными признаками которого были:

• непрерывная изолирующая оболочка здания из высокоэффективных теплоизоляционных материалов;
• современные оконные системы;
• механическая приточно-вытяжная система вентиляции с рекуперацией тепла уходящего из помещений воздуха;
• грунтовый теплообменник для предварительного подогрева воздуха с использованием тепла грунта.

Годовой расход тепла такого дома составляет менее 15 квтч/куб.м. Для  сравнения, на отопление российских домов требуется до 300 квтч/куб.м  год. На настоящий момент более 4000 зданий по всей Германии признаны соответствующими критериям пассивного дома. Одним из примеров общественного сооружения, построенного как пассивный дом, является здание компании WagnerundCo. Теплоизоляция фасадов и крыши выполнена с использованием высокоэффективных теплоизоляционных материалов, применено тройное остекление. Воздухообмен осуществляется вентиляционной установкой с рекуперацией тепла. В качестве источников электрической и тепловой энергии используются солнечные коллекторы, фотобатареи и мини-блочная ТЭЦ на газе.

От домов с низким энергопотреблением (где за счет повышенной теплоизоляции  достигается экономия затрат энергии) пассивный дом эволюционировал  в дом добавочной энергии и  даже в дом как источник доходов - поистине чудеса энергосбережения! В  данном случае установленные на доме модули солнечных батарей или  коллекторов производят больше энергии, чем расходуют. "Излишки" электричества  поступают в местную электросеть. Энергоэффективные дома, по сути, становятся европейским стандартом. В ряд ключевых показателей, оцениваемых при выборе жилья, наравне с ценой квадратного метра, вошло удельное теплопотребление. Часто, для лучшего понимания, киловатты на квадратный метр в год переводят в цифры расхода топлива.

Так, например, появился термин "трехлитровый" дом. На отопление 1 м2 площади такого дома расходуется  всего 3 л жидкого топлива в  год. Это в 2,5 раза меньше по сравнению  с действующими в Германии нормами  энергопотребления. Воплощение в жизнь концепции пассивного дома на российской земле сталкивается с рядом трудностей. Простое заимствование проектов и технических решений, реализованных в Германии или странах Скандинавии невозможно из-за большого различия климатических условий. Тем не менее, отдельные принципы энергосбережения реализуются сегодня во множестве проектов по всей России.