Инновации в строительстве

На сегодняшний день мировой экономический кризис может посодействовать более широкому применению принципов устойчивого развития и экологического строительства, одними из главных вопросов которых являются энергетическая эффективность, комфортное нахождение в здании и снижение отрицательного воздействия на окружающую среду.  

Экологическое строительство ориентировано на повышение эффективности использования ресурсов – энергии, воды, материалов и на меньшее воздействие зданий на здоровье человека и окружающую среду в течение всего их жизненного цикла. Этому способствует более удобное расположение, проектирование, возведение, эксплуатация, обслуживание и утилизация зданий. Само понятие экологического или устойчивого строительства произошло от английского – green, suistainable building. Более простым и понятным является русское словосочетание «экологическое строительство».

Экологическое строительство – это уменьшение расходов на использование здания за счет экономии энергии и воды, увеличения работоспособности и отсутствие вреда здоровью людей за счет улучшения микроклимата в здании, уменьшение отрицательного воздействия здания на окружающую среду.

Экологическое строительство включает большой набор технологий и практик для снижения и, в конечном счете, полного отсутствия отрицательного воздействия зданий на окружающую среду и здоровье людей. В разработке проектов экологически чистых  зданий используются такие источники энергии, как энергия солнечного света (пассивные и активные солнечные и фотоэлектрические технологии); высаживание растений и деревьев для создания зеленых крыш; применение дождевой воды и меры для пополнения грунтовых вод.

Главными принципами зеленого строительства являются:                                             - экологически рациональное проектирование;                                                                                              - эффективность использования природных ресурсов;                                            - улучшение качества микроклимата здания;                                                               - оптимизация управления и использования;                                                                                           - минимизация отходов.                                                                        

Главным новшеством экологически чистого строительства является оценка жизненного цикла здания, т.е. всяческого воздействия здания на окружающую среду: добыча сырья, производство строительных материалов, их транспортировка и эксплуатация, возведение, использование, ремонт, снос и утилизация здания. Под воздействием понимают всю использованную энергию природных ресурсов, загрязнение воды и воздуха, мусор.      

 Для того, чтобы можно было сравнивать и оценивать «чистоту» зданий разного назначения и расположения были разработаны специальные стандарты, которые получили общее название экологических, или «зеленых» стандартов. Они способствуют  обеспечению и ускорению перехода от традиционного проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений к устойчивому подходу на принципах сохранения окружающей среды, благополучия людей и экономической эффективности.    

Разработка и введение стандартов экологически чистого строительства побуждает развитие всей отрасли, инновационных технологий и экономики в целом, улучшает качество жизни общества и состояние окружающей среды. Вокруг «зеленых» стандартов создана целая индустрия экологического строительства, которая включает в себя услуги по дизайну и проектированию, производству строительных материалов, научных исследований и новых технологий, финансирование и инвестиции.

Например в США  инженеры разработали крышно - чердачную систему, сохраняющую прохладу летом и тепло зимой.

Отопление и кондиционирование  дома – самые «затратные» части семейного бюджета, поскольку используют большую часть электроэнергии дома. Для решения этих проблем, инженеры из Национальной лаборатории Oak Ridge (ORNL) от Министерства энергетики разработали новый тип крышно-чердачной системы, которая увеличивает эффективность системы обогрева зимой и системы вентиляции летом. Важно заметить, что такая система может установливаться на большинстве существующих двухскатных крыш.

Новый дизайн кровельной системы включает пассивную систему кондиционирования, которая вытягивает потоки воздуха, попадающие в нижнюю часть чердака, в наклонное воздушное отверстие над крышей, таким образом, воздух выходит вверх и наружу. Кроме того, система снабжена средствами управления излучением, конвекцией и изоляцией с покрытием из пенополистирола. Эта изоляция является самым главным элементом системы и может быть установлена между стропилами при строительстве нового дома, либо прикреплена на верхнюю часть существующей кровельной системы, при этом старую черепицы можно не удалять. По словам инженеров из ORNL, компьютерные разработки показали, что плохо уплотненные каналы для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), через которые поступает воздух на чердак, обычно обходятся хозяину от ста до трехсот долларов США в год. Закупоривание чердака монтажной пеной может сэкономить более четырехсот шестидесяти долларов США в год, при этом начальная стоимость HVAC-системы составляет около восьми тысяч долларов США.

В качестве сравнения, инженеры из ORNL утверждают, что модернизация крыши в существующем доме с новой  крыщно-чердачной системой поможет экономить хозяину около ста долларов США в год, но начальная стоимость системы составляет около двух тысяч долларов США. Хотя годовая экономия не столь велика, но благодаря значительно более низкой начальной стоимости системы показатели окупаемости примерно такие же, что и в первом варианте герметизации чердака. В настоящее время команда инженеров под руководством Билла Миллера из с Building Envelope Group от лаборатории, работает над тем, чтобы уменьшить первоначальные затраты на установку новой системы еще больше, но при этом обеспечить максимальную общую эффективность затрат.

Исследователи из британского  Центра по инновационным строительным материалам, в сотрудничестве с командой инженеров из университетов Ковентри и Кембриджа, в настоящее время  работают над улучшением характеристик бамбука для широкого использования в строительстве. Бамбук имеет ряд выигрышных позиций по сравнению с другими строительными материалами – он растет очень быстро, достигая зрелости в три раза быстрее, чем деревья твердых пород, и славится прочностью, которая сравнима со сталью. Но так же бамбук имеет ряд недостатков, которые мешают широкому использованию этого материала в строительной индустрии. Среди этих недостатков можно отметить невысокую стойкость к воздействию ультрофиолетовы лучей и влажности, а из-за тонких стенок и пустых внутренних перегородок бамбук имеет низкую огнестойкость.

Изучая структурные  особенности бамбука, британские ученые ищут способы устранения этих недостатков, при этом стараясь сохранить положительные свойства. В пределах этого проекта исследователи изучили разнообразные способы получения высококачественных материалов, в том числе соединений волокон бамбука с биополимерным раствором и армирование бамбука другими композитными волокнами. По мнению ученых, такие материалы могут применяться в качестве строительных ферм и несущих элементов зданий. Следующим шагом в изучении станет оценка эффективности модифицированного бамбука и доказательство удобства и простоты использования этого материала в архитектурно-строительных проектах.

В  США построен типовой  загородный дом, который будет представлять собой объект для исследования и тестирования различных высокоэффективных и альтернативных энергетических систем, материалов и конструкций. В течение года дом будет «генерировать» и «потреблять» столько энергии, сколько потребляет обычная семья из четырех человек за такое же время.

Дом построен в соответствии со стандартами зеленого строительства LEED и с использованием материалов и оборудования американского производства. Он имеет два этажа, четыре спальни, три ванных комнаты. При строительстве объекта были использованы разнообразные энергосберегающие технологии и системы, включая солнечную систему нагрева воды и солнечную фотоэлектрическую систему для выработки энергии. В течение всего эксперимента дом не будет доступен для посетителей, тем не менее, свет в нем будет включаться и выключаться в определенное время, все инженерные системы будут работать, а специальные устройства будут излучать тепло и влажность. Таким образом, в доме буден в полной мере ощущаться присутствие семьи. Солнечная фотоэлектрическая система будет применяться для освещения дома и питания бытовых электроприборов, а избыток энергии будет поставляться в местную электросеть с помощью интеллектуального электросчетчика. В периоды, когда энергии от солнечных фотоэлектрических систем мало для потребления дома, электричество будет поступать от центральной электросети автоматически. Однако, как ожидают исследователи, колличество получаемой электроэнергии будет с лихвой компенсировано энергией, подаваемой домом в электросеть в солнечные дни.

Для того, чтобы ученые и широкая общественность могли наблюдать за ходом эксперимента, вся информация о функционировании дома будет доступна в интернете. Как считает заместитель министра торговли и директор NIST Патрик Галлахер, результаты этого эксперимента покажут жизнеспособность дизайна дома с нулевым балансом энергии. Кроме того, дом будет обеспечивать  не только разработку и испытание новых энергоэффективных технологий, но и скорейшее их внедрению в строительную индустрию.

Но не только за рубежом  развиваются нововведения в строительстве, Россия тоже занимается такими проектами. В России к 2013 году начнется выпуск инновационных строительных материалов - энергосберегающих фасадных строительных плит. Компания "ОРИОН" развивает новую инсерную технологию в строительстве малоэтажных частных и административных сооружений. Название «ИНСЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ» произошло от латинского слова «Insero» – что в переводе на русский язык означает: Вдевать, вставлять, внедрять, соединять. «Соединительная» технология строительства - это действительно уникальная технология в возведении сооружений. При соединении плит здание строится быстро, а сам процесс строительства уникален тем, что не требует никаких вяжущих смесей. Плиты соединяются между собой специальными автоматическими замками и уплотняют внутреннее пространство. Сами плиты полностью готовый продукт, и здание, построенное из таких плит, не требует внешней отделки, так как плиты обработаны и имеют готовый вид. А к 2015 году компания планирует разместить производственные площадки ещё в пяти регионах Российской Федерации, в которые войдут такие региональные центры как город УФА, Екатеринбург, Казань, Ижевск и Ханты-Мансийск.

Таким образом ученые и исследователи всего мира стремятся улучшить качество жизни людей стараясь при этом не навредить природе.

Аналитическая схема оценки нагрузок на окружающую среду по жизненному циклу строительного материала (СМ)

Примеры экологической маркировки строительных материалов

И в заключении хочу отметить, что  всегда следует обращать внимание на то, по какому признаку присвоен знак «экологичен», и имеется ли об этом отметка в сертификате на продукцию. Часто такую запись (без расшифровки обозначения) делают недобросовестные производители и поставщики, чтобы привлечь к своей продукции внимание покупателей.