Сбережение ресурсов при эксплуатации зданий. Энергосберегающие и энергоактивные здания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по дисциплине «Экология»

Тема: «Сбережение  ресурсов при эксплуатации зданий. Энергосберегающие и энергоактивные здания»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение……………………………………………………………..3

1. Проблема сбережения природных ресурсов………………..…4
2. Пути повышения энергоффективности зданий……………….9
3. Энергосберегающие здания ……………………………………10
4. Энергоактивные здания……………………………….………..18
1. Гелиоэнергоактивные здания………………………………19
2. Ветроэнергоактивные здания…………………………..…..22
3. Гидроэнергоактивные здания………………………...…… 24
4. Биоэнергоактивные здания…………………………………26
5. Экологичные здания…………………….…………………...….28

Заключение……………………………………………………..……31

Библиографический список…………………………………...……32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Экологичность зданий и инженерных сооружений – это их соответствие постулатам экологии, способность создавать здоровую и красивую внешнюю и внутреннюю среду, мягко взаимодействовать с природой, поддерживать экологическое равновесие и органично вписываться в природную среду (экосистемы), не быть отторгаемыми экосистемами, сохранять и восстанавливать природу и среду жизни, использовать природосберегающие и природовосстанавливающие решения, повышать эффективность использования ресурсов и потреблять преимущественно возобновимые ресурсы.

Полностью возобновимые здания и сооружения должны решать проблемы самообеспечения  всеми ресурсами (тепло, электричество, газ и т.п.) и переработки отходов  за счет инновационных архитектурно – строительных и технологических  решений. Они не должны разрушать  или загрязнять природную среду, более того, должны быть способны восстанавливать  природу.

На данный момент времени  практика такого альтернативного строительства выражается объектами, преимущественно, небольшого масштаба, что обусловлено все еще экспериментальным характером данной деятельности и, следовательно, сопряженным с ней экономическим риском, а также отсутствием достаточных средств для реализации крупных градостроительных проектов, даже в экономически благополучных странах. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Проблема  сбережения природных ресурсов

 

Природная среда в том состоянии, когда человек еще не оказывал на нее существенного влияния, сформировалась в течение длительного развития при материальном взаимодействии и балансе атмосферы, гидросферы и литосферы. Свои материальные потребности человек удовлетворяет за счет природных ресурсов (благ). Среди видов природных ресурсов, если они используются человеком, существуют объективно ресурсы исчерпаемые, невосполнимые, незаменимые, невозобновимые. По мере роста численности населяющих планету Земля людей, а также качества и количества их потребностей ("общество потребления") возрастали объемы изымаемых у природы разнообразных ресурсов. Менее чем за век численность живущих на Земле людей почти удвоилась и сейчас составляет 7 млрд. Каждую минуту число людей возрастает в среднем на 156 человек, ежедневно на 250000 человек, а ежегодно приблизительно на 80 млн.

Еще быстро за последние 40-45 лет растет промышленное пространство. С 1913 года до конца 70-х годов возросло ежегодное  производство чугуна в 6,5 раза, стали  в 9,4, нефти в 20, химических продуктов (пластмасс и волокон) в 115, электроэнергии в 125 раз, а общая энерговооруженность  человечества возросла во много десятков раз. В результате люди в процессе своей деятельности перемещаются за такое же время под влиянием всех экзогенных факторов (текучие воды, ветер, ледники и др.), а на каждого жителя Земли приходится ежегодно более 20 т искусственно перемещаемых почв и горных пород.

В настоящее время за один год  человечество производит около 100 млн. т химических удобрений и свыше 2 млн. тонн различных ядохимикатов. В атмосферу Земли выбрасывается  каждый год более 200 млн. т углекислого  газа, около 150 млн. т двуокиси серы и  около 50 млн. т окислов азота. Вся  мировая промышленность сбрасывает неочищенных вод в объеме более 30 млрд. м куб. и выбрасывает ядовитых газов около 70 млн. т.

Благодаря деятельности человека в  земные сферы включаются искусственные  химические соединения, чуждые природе, очень медленно разрушаемые живыми организмами и абиотическими  агентами и остающиеся вне естественного  обмена веществ. Ряд химических соединений и элементов (например, тяжелые металлы), естественно входящих в природные  образования и в естественных условиях обычно рассредоточенных на больших пространствах и в  небольших концентрациях, извлекаются  из одних геосфер в другие или  искусственно концентрируются им. В  обоих случаях антропогенные  химические вещества накапливаются  в биосфере и служат угрозой для  жизни.

Развитие общества сопровождалось изъятием у природной среды огромного  количества разнообразных ресурсов и только лишь незначительная часть  их массы и энергии использовалась целесообразно, а остальное в  измененном состоянии хаотически возвращалось в естественную среду, загрязняя  ее, оказывая на нес угнетающее воздействие. В современном мире в целом  при ежегодной добыче примерно 100 млрд. т всех видов сырья и материалов, включая топливо, руды, строительные материалы, продукты питания и не считая пустой породы, в виде готовой  продукции используется около 2- 4%. Остальные 96-98% добываемого сырья и материалов идут в отходы.

В природной среде стал нарушаться сложившийся сбалансированный кругооборот  массы и энергии и, как следствие, появились признаки деградации природы. Этот процесс обратной связью отрицательно воздействует на самого человека и  его хозяйственную деятельность. Начало сказываться сокращение запасов  многих важнейших ресурсов, особенно невозобновляемых - некоторых металлов        в                       недрах, сельскохозяйственных угодий, ряда видов химического сырья, пресной воды и т. д.

Поворотной точкой, событием, положившим начало трансформации массового  сознания в отношении энергетической эффективности строительства стал разразившийся в 1970-е годы глобальный энергетический кризис, который в буквальном смысле парализовал мировую экономику, лишив ее основного средства обеспечения экономически эффективной деятельности - дешевой энергии. Известно, что главным способом получения энергии человечество имело сжигание различных видов органического топлива. Когда-то это были дрова и каменный уголь, в 20 веке львиную долю энергии стали получать сжиганием нефти, нефтепродуктов и газа.

Дешевизна и казавшаяся неисчерпаемость  запасов новых энергоносителей  обусловили весьма расточительный характер их использования, который наиболее ярко проявился в строительстве. "Нефтяная", или "стеклянная", архитектура, возникшая и повсеместно  распространившаяся как плод "технической", а затем "технологической" революций, опираясь на "достижения" научно-технического прогресса, решала, преимущественно, злободневные социально-политические и эстетические задачи, практически игнорируя природно-климатические  условия строительства и особенности  эксплуатации зданий и сооружений. Такое положение вещей во многом определило тот факт, что расходы  энергоресурсов на строительство и  эксплуатацию зданий и сооружений (без  учета производственных затрат) в 1970-е  стали составлять около половины общих энергозатрат в большинстве развитых стран мира: в США, Германии, Нидерландах - 39%, Канаде - 40%, СССР - 42%, Ирландии - 46%, Великобритании - 48%, Дании - 50%. Причем более 90% этих объемов приходится, по данным ЕЭК (Европейской Экономической Комиссии), непосредственно на эксплуатацию зданий и сооружений. Кроме того, ежегодное сжигание около 2 млрд. т. условного топлива (в основном, нефти и нефтепродуктов) для строительно-эксплуатационных нужд вносили весьма ощутимый "вклад" в ухудшение состояния атмосферы, стимулируя, как показывают исследования, заметное усиление "парникового эффекта" в масштабах планеты, определяемого запыленностью воздуха и содержанием в нем углекислых соединений

Постепенное, но неуклонное истощение  разведанных месторождений традиционных энергоносителей требовало освоения новых, расположенных преимущественно  в регионах с суровым климатом, что оборачивалось увеличением  удельных затрат на прирост добычи топлива более чем в 3 раза. В силу этих обстоятельств значительное повышение мировых цен на традиционные энергоносители, произошедшее в конце 1970-х годов, поставило под вопрос целесообразность строительства вообще: затраты на содержание зданий стали превышать доходы от их использования.  С другой стороны, глобальный рост цен на все группы товаров мирового рынка вследствие значительного удорожания энергии вызвал ощутимое снижение уровня благосостояния основной массы населения, требовал существенного снижения нормы прибыли, и как следствие, приостановки модернизации производств. Сложившаяся реальная угроза массовых банкротств предприятий и неизбежных социальных потрясений, отягченность экономик развитых стран чрезмерными военными расходами вследствие усиления политической напряженности, реальная угроза глобальной экологической катастрофы на планете поставили, наконец, человечество перед необходимостью кардинального изменения социально-экономической политики, как внутригосударственной, так и международной, прежде всего, в вопросах производства и потребления энергии, а также капитального строительства.

Принципиальным сдвигом в этом направлении стала произошедшая во многих странах смена базовых  критериев, определяющих экономическую  эффективность строительства: если раньше ими традиционно были значения сметной стоимости строительства  и сроков окупаемости капиталовложений, то сегодня они отступают на второй план - решающее значение приобретают  показатели эксплуатационных затрат: существенное снижение доходности строительной деятельности потребовало тщательного  анализа возможностей обеспечения  необходимой нормы прибыли. Это  обстоятельство предопределило тот  факт, что усилия всех участников архитектурно-строительного  процесса (заказчиков, проектировщиков, строителей, производителей строительных материалов, конструкций и систем инженерного обеспечения) концентрируются  сегодня на вопросах энергетической эффективности строящихся и реконструируемых объектов. При этом снижение энергопотребления зданиями и сооружениями решает не только экономические, но, косвенно, и экологические задачи, т.к. ведет к сокращению расхода исчерпаемых и промышленно ценных топливных ресурсов (в России до 70% всей энергии производится на ТЭС посредством сжигания газа, нефти и нефтепродуктов), а следовательно, и к сокращению объемов загрязняющих воздушные бассейны выбросов (ежегодно в результате сжигания топлива в атмосферу планеты поступает более 1.2 млрд.т различных, в т.ч. и токсичных, химических веществ, что на 200 млн. т больше объемов выбросов от промышленных производств).

Очевидно, что эффективность и  жизнеспособность строительного сектора  экономики любого государства непосредственно  определяется состоянием энергетической отрасли, поэтому в современных  кризисных условиях вопросы развития энергетики приобретают первостепенное стратегическое значение в определении направленности архитектурно-строительного процесса, государственной и частнопредпринимательской строительной и финансовой политики. В этом плане предельную озабоченность эксплуатационными качествами проектов и построек можно объяснить малоутешительными данными научных исследований по вопросам энергообеспечения, которые проводились практически во всех развитых странах мира под эгидой самых разных, в т.ч. и международных, организаций, и дали, в целом, следующие результаты:

• энергетические ресурсы планеты можно оценить сегодня следующим образом (в трлн. т. условного топлива):
• горючие ископаемые - 11.0;
• радиоактивные ископаемые - 8.0;
• дейтерий (сырье для термоядерного синтеза) - 75.0х10 ⁹;
• солнечная энергия - 9.0х10 ²;
• энергия ветра - 2.0;
• энергия воды - 0.7;
• другие источники - 8.0х10 ⁴;
• рост цен на традиционные энергоносители (нефть и газ);
• учитывая рост потребностей в нефти и газе многих производственных технологий (прежде всего, быстро развивающейся химической промышленности), использование нефти, нефтепродуктов, а в скором будущем и газа в качестве топлива следует признать бесперспективным;
• развитие энергетики на базе угля и кокса сопряжено с неизбежным ухудшением экологической обстановки, т.к. безвредные технологии в данной области требуют чрезмерно больших капиталовложений;
• развитие гидроэнергетики будет иметь крайне ограниченные масштабы в силу сложности экологических проблем, возникающих при устройстве ГЭС;
• развитие атомной энергетики требует значительных трудовых, материальных затрат и сопряжено с повышенным риском возникновения аварий континентального масштаба (аналогичных Чернобыльской), что предполагает целесообразность постепенного свертывания АЭС вплоть до полного отказа от их использования в энергетике;
• выработку электроэнергии за счет традиционных методов сжигания топлива следует признать бесперспективным вследствие высокой ресурсоемкости данного способа производства;
• необходим и неизбежен форсированный переход на широкое использование альтернативных возобновляемых источников энергии: солнца, ветра, грунта, водоемов, биомассы и др. (так, в США к 2000 году предполагалось довести долю солнечной энергии в общем энергобалансе страны до 30%, а в Японии - до 70%);
• жизненно необходимы усиленные научные и инженерно-технические разработки в области альтернативной энергетики, наращивание масштабов их внедрения во все сферы жизнедеятельности, т.к. сегодня переориентация энергетики на преобладающее использование возобновляемых источников невозможна в силу низкой экономической эффективности имеющихся технологий: высокой стоимости при небольшом к.п.д.;
• основным источником энергии на ближайшую перспективу станет ее экономия: затраты на экономию 1 т. условного топлива в настоящее время в 2-3 раза меньше затрат на добычу эквивалентного количества дополнительного топлива.