Сбережение ресурсов при эксплуатации зданий. Энергосберегающие и энергоактивные здания

Биогаз  на 50... 80 % состоит из метана и на 50... 20 % — из углекислого газа. Даже при низкой концентрации органических веществ в воде из нее рационально извлекать биогаз. Конверсия энергии при его получении очень велика (более 80 %). В процессе получения биогаза минерализуются фосфор и азот — основные слагающие удобрений, эффективно очищается сточная вода. Биогаз получают в установках, основной частью которых является реактор — метантенк вместимостью от нескольких кубических метров до нескольких тысяч кубических метров.

Реакторы играют роль бродильной камеры, куда ежесуточно загружают свежий субстрат (биомассу), обеспечивая нужную температуру брожения, равномерное перемешивание массы и опорожнение от шлама (оставляя небольшую часть затравочного шлама). Необходим также дополнительный газгольдер, куда поступает газ, освобождая реактор. Реакторы, изготовляемые из железобетона, металла, пластмасс, могут иметь самые разные размеры: от небольших (на один-два индивидуальных дома) до крупных — на несколько домов или на поселок.

Наилучшей формой реактора с точки  зрения отвода осадков, перемешивания, разрушения плавающей корки и  прочности признана яйцеобразная, однако при изготовлении резервуаров из железобетона она более трудоемка. В цилиндрическом резервуаре условия перемешивания и разрушения плавающей корки хуже, но он более технологичен. Система биоконверсии может быть проточной (непрерывной или полунепрерывной) или прерывистой. Подаваемый субстрат следует подогревать в целях обеспечения брожения, поэтому для исключения дальнейшего подогрева надо хорошо теплоизолировать реактор. В зимнее время подогрев обеспечивается подачей через теплообменники горячей воды с температурой не выше 60°С, для чего используется отходящая теплота от технологических установок. В метантенках жидкость и твердые вещества должны равномерно перемешиваться механическими мешалками, в том числе с приводом от ветродвигателей, с помощью струй жидкости или газов брожения. Газ требуется очищать от сероводорода и при необходимости сжижать. Биогаз употребляется для систем отопления, в стандартных водонагревателях, газовых плитах, двигателях внутреннего сгорания, холодильных машинах абсорбционного типа.

Комплекс, включающий в себя реакторы — метантенки с системами загрузки биомассы, ее перемешивания, сепарации газа, удаления шлама, а также блок аккумулирования газа — газгольдер, целесообразно располагать в местах постоянного накопления биомассы — в агропромышленных комплексах, на предприятиях по переработке продуктов, лесоразработках и прилегающих участках, предприятиях по переработке древесины, в жилых микрорайонах, на очистных сооружениях и некоторых промышленных предприятиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Экологичные здания

 

Одно из условий экологичности  зданий и сооружений — создание возможности существования и роста растений на их поверхностях. Растения, закрепленные на вертикальных, горизонтальных и наклонных поверхностях, улучшают состав воздуха и воды, очищают воздух и воду от загрязнений, улучшают микроклимат, создают биомассу, обеспечивают существование микроорганизмов, создают звуко- и теплозащиту, улучшают визуальное восприятие.

Экологична и поддержка существования  мелких животных на озелененной или  приспособленной для этого поверхности  здания и сооружения, которая должна быть подобна природному субстрату (почва, кора деревьев, природные камни и т.п.). В стенах зданий или на их наружных поверхностях можно сделать «домики» для птиц (это решение издавна используется птицами для устройства своих гнезд под карнизами зданий — в относительной безопасности от хищников). В берегоукрепительных сооружениях в зоне, соприкасающейся с водой, устраиваются большие поверхности субстрата, удобные для крепления обрастаний, и большие объемы, омываемые водой (подводные «скворечники»). В конструкциях должны быть созданы «скворечники», укрытия среди озелененных поверхностей, которые могут быть заселены мелкими птицами, летучими мышами и др. Этим не ограничива ется приспособленность (биоадаптивность) зданий для создания условий жизни различных растений и животных. Можно предоставить животным и растениям экологические ниши в зданиях и сооружениях.

Высшим уровнем экологичности  является комплексная экологизация — использование экологичных материалов, учет требований сенсорной экологии, сокращение энергопотребления и повышение теплозащитных свойств, устройство в конструкциях здания установок для утилизации возобновимой энергии, сбор и использование дождевой воды с кровли и т.д. Необходимо создание интеллектуального («умного») здания, которое через систему датчиков контролирует состояние внешней и внутренней среды и при отклонении показателей от нормы включает устройства, очищающие, например, среду от загрязнений или улучшающие другие показатели.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4. Схема экологичного здания:

1— надземная часть;

2 —компьютер;

3 — датчики состояния внутренней среды;

4 — дефлектор — капюшон для естественной вентиляции;

5 — зимний сад;

6 — ввод солнечного света внутрь помещений;

7 — солнечные батареи; 

8 — пруд для очистки загрязненных стоков;

9 — наружные фонари на солнечных батареях;

10 — концентратор для ввода дневного света в подземную часть;

11 — озеленение под зданием;

12 — геотермальное отопление;

13 — подземная часть;

14 — бак для сбора «серой» воды;

15 — метантенк;

16 — вертикальное озеленение;

17 — ветроагрегат

Сложность экологизации растет по мере роста высоты зданий. Применение ряда направлений экологизации затруднено в небоскребах: вертикальное озеленение, использование геотермальной энергии и т.п. Но ряд решений можно использовать при любой высоте зданий:

1. Все известные решения по экологизации внутренней среды (система «умного» здания для снижения затрат ресурсов и слежения за состоянием среды и здания, пассивная система отопления, ввод естественного света, естественная вентиляция, экологичные строительные материалы, утилизация внутреннего тепла, утепление наружных стен и т.п.).
2. Озеленение стен, лоджий, балконов на грунте в грунтовых ящиках; озеленение стен в нижней части на высоту 15...20 м, там, где они чаще всего попадают в поле зрения человека.
3. Озеленение в виде междуэтажных садов.
4. Кровля — зимний сад, парк, бассейн.
5. Ветроколеса с концентраторами потоков ветра на нежилых этажах.
6. Гнезда для хищных птиц на вершинах небоскребов.
7. Солнечные батареи и нагреватели на кровле, стенах, окнах.
8. Грунтозаполненные ядра и консоли с озеленением открытых поверхностей грунта. Введение естественного грунта в ядро здания с высадкой растительности на открытых консольных поверхностях.
9. Ввод концентрированного потока солнечного света через ядро в центральной части здания с отбором его на этажах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

К настоящему времени в разных странах  мира построены миллионы в разной степени экологичных зданий самого различного назначения. Среди зданий с наибольшей степенью экологизации чаще всего — учебные или научные корпуса колледжей, университетов, научно-исследовательских организаций. В жилых домах обычно используются системы солнечного отопления и электроснабжения, энергосбережения, выработки биогаза и удобрений из органических отходов. Перспективны для экологизации среды «интеллектуальные» здания, которые управляют всеми внутренними системами в целях экономии энергии и других затрат; они следят за состоянием своих конструкций и реагируют на внешние воздействия (например, на землетрясение); они могут следить за состоянием людей внутри зданий. «Интеллектуальными» могут быть любые здания — жилые дома, учреждения, производственные объекты и т.п. Они оборудуются «интеллектуальными» системами.

В последнее время ведутся глубокие и следования и разработки по экологизации поселений на основе решений архитектурно-строительной экологии, созданию экологичного города. Появились разработки по экологически чистым зданиям с замкнутыми технологиями, органично вписанными в природу, использующими возобновляемы источники  энергии и полностью утилизирующими все отходы. Вершиной всех исследований и разработок в области экологичного строительства будет создание и  осуществление проектов экологичных  городов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

 

1. Тетиор А.Н. Архитектурно-строительная экология [Текст]: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений/А.Н.Тетиор – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 368с.
2. Селиванов Н.П.  Энергоактивные здания [Текст]/ Под ред. Н.П.Селиванова и Э.В. Сарнацкого – М.:Стройиздат, 1988. – 376с.
3. Тетиор А.Н. Городская экология [Текст] учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений /А.Н. Тетиор – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 336с.
4. Лицкевич В.К. Архитектурная физика  [Текст]/ В.К.Лицкевич, Л.И.Макриненко, И.В.Мигалина и др. – М.: Архитектура-С, 2007 – 456с.