Размещено на http://www.allbest.ru/

Воронежский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

Кафедра архитектурного проектирования и градостроительства

Реферат на тему:

"Экологическое жилье в структуре города"

Выполнил:

студентка архитектурного фак-та

М 31 гр. Козлова Н.В.

Принял: Шашкова Т.И.

Воронеж 2014г.

Содержание

• Введение
• Дом, как символ
• Доиндустриальное жилье
• Жилье индустриальной эпохи
• Экологическое жилье
• Экологический дом
• Энергоэффективный дом. Мировое потребление энергии
• Энергоэкономность и энергоэффективность
• Энергоэффективные дома
• Потребление энергии в жилищном секторе
• Энергопотоки в жилище
• Неотопительные теплопоступления
• Система терморегулирования
• Вентиляция
• Энергоснабжение экодомов. Возобновляемые источники энергии
• Солнечная энергия
• Тепловые гелиоприемники
• Фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии
• Размещение гелиоколлекторов
• Проблема доступа к солнцу
• Недостатки солнечных батарей
• Ветровые энергоисточники
• Энергия биомассы
• Тепло окружающей среды
• Аккумулирование энергии
• Пристроенная теплица
• Экономичность ВИЭ для экодома
• Бытовое потребление энергии
• Резюме по энергоэффективности
• Ресурсосберегающий и малоотходный дом
• Водоэффективный дом
• Водоснабжение и канализация экодома
• Органические отходы и проблема сохранения почв
• Биотуалеты
• Рециклирование бытовых отходов
• Рециклирование
• Безотходность
• Раздельный сбор ТБО в местах образования
• Состав ТБО
• Раздельный сбор отходов в экодоме
• Экологический стиль потребления
• Резюме по рециклированию
• Ресурсосбережениие и жизненный цикл экодома
• Резюме
• Биоклиматический дом
• Зеленый дом
• Растения вокруг дома
• Строительные и отделочные материалы
• Безопасный дом
• Сравнительные экономические показатели экожилья
• Уровень микрорайона
• Городские районы
• Экожилье и глобальные проблемы
• Экожилье и экономика
• Сады на крыше
• Пассивные дома в современном строительстве
• Теплоснабжение
• Ограждающие конструкции
• Отопление
• Вентиляция
• Горячее водоснабжение
• Заключение
• Список литературы

Введение

"Архитектура - настоящая - только та, для которой человек в центре внимания". (А. Аалто)

Формирование массового движения в защиту природы привело к все большему распространению той формы мироощущения, что довольно точно передается словами "экологическое сознание”. Для осуществления идеи экополиса в каждом городе, сверхкрупном и маленьком, нужны не столько новые средства, сколько новое мышление. Проповедями, нотациями, наказаниями делу не поможешь - речь идет ведь о том, чтобы экополисное сознание стало естественной нравственной нормой. Речь идет о том, чтобы свыкнуться с внутренним запретом на варварское действие в отношении ли памятника старины, или живой былинки, животного и насекомого не потому, что за это грозит наказание или порицание, а потому, что иначе и помыслить-то невозможно. Речь идет о том, чтобы свыкнуться с внутренней потребностью участвовать в формировании экополиса - не только орудуя лопатой или секатором, но и исследуя, осмысляя, обсуждая проекты, внося конструктивные предложения на всех уровнях городской среды.

Монотонность и механичность облика города вызывает острое голодание психики по многообразию впечатлений: психологи называют его сенсорным голоданием и трактуют его с полным основанием как тяжелый недуг. Напротив, насыщенность зрительной информацией, ее художественная слаженность многократно расширяет способности воображения, а значит, и способности вообще воспринимать содержательную информацию, вообще учиться чему бы то ни было. Природный комплекс города - основной тип природной среды, с которой имеет повседневное общение каждый из нас. Это обстоятельство не означает ненужности или бессмысленности воскресного стремления "за город" (кстати, оно приводит все чаще к экологической перегрузке пригородных территорий, флора и фауна которых скудеет под напором миллионов ног). Однако сам город должен давать человеку, особенно растущему человеку, доступную полноту непосредственного общения с природой. Следовательно, гигантские многоэтажные жилые дома, послужившие для своего времени выходом из жилищного кризиса, не могут рассматриваться нами как перспективный тип жилища.

Стабильность габаритов человеческого тела означает и стабильность нормальной соотнесенности человека с габаритами окружения, то есть принципиальное постоянство масштабности. Значит, возрождение сформированных историей города размерностей его кварталов, улиц и площадей отнюдь не художественный каприз, а реальная необходимость, обусловленная человеческой психикой. Разумеется, человек пластичен и вынослив, он способен выдерживать и долговременное нарушение естественных для себя условий. Однако всякое такое нарушение, если оно длится достаточно долго, являет собой постоянный стресс, ослабление и в конечном счете снятие которого выступает как общественная необходимость.

Город существует в природном контексте, преображенном хозяйственной деятельностью человека, и потому развитие экополиса непременно означает стремление к переводу города на "безотходную технологию”. Задача ясна - свести к минимуму, в идеале вообще исключить всякое вредное воздействие города на его окружение. Раньше казалось допустимым отвести или отвезти подальше от города его твердые, жидкие и газообразные отбросы. Со временем выяснилось, что нет такого расстояния, которое гарантировало бы и сам город от эффекта "бумеранга”, не говоря уже о недопустимости "экспорта” вредностей в природную среду. Атмосферные потоки, подземные воды не признают границ: можно забрать воду в трех десятках километров от пригородного парка и через несколько лет убедиться, что не хватает воды для его фонтанов; можно проложить мелиоративные каналы вдали от города и через незначительный срок обнаружить, что городские подвалы начинают заполняться водой или, напротив, деревья городского парка начинают сохнуть.

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.

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 соответствующим образом не сказаться на культуре, 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 должной 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 представляется 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 объясняет 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

Экодома - это дома, которые максимально снижают негативное влияние человеческого быта на окружающую природу. Такой дом позволяет жить в гармонии с природой, в более чистой и экологичной среде.

Экодом представляет собой индивидуальную или многоквартирную постройку, которая является максимально ресурсосберегающей, малоотходной, здоровой и неагрессивной по отношению к природной среде. Всеми этими качествами он обладает не только как отдельно взятая постройка, но и как система - со всеми коммуникациями.

Данная постройка подразумевает автономную систему, которая функционирует независимо от внешних источников энергии. В таком жилище предусмотрено собственное водо - и энергоснабжение, а также переработка отходов в удобрение с помощью биореактора. Для работы данной системы используется ветровая и солнечная энергия, временный излишек которой может аккумулироваться и равномерно распространяться по всему дому. Происходит это благодаря специальной архитектурной планировке жилища.

Строительство экодома предусматривает использование исключительно экологически чистых материалов, что в дальнейшем обеспечивает качественную теплоизоляцию и вентиляцию в помещении. В качестве строительного материала рекомендуется использовать древесину, но возможны альтернативы - бетон по методу непрерывного литья, газобетон, пенобетон. Однако их экологичность сомнительна.

Накопление воды производится из атмосферных осадков, очищения стоков, артезианских источников, конденсата. На данный момент существует множество проектов подобных систем.

Таким образом, люди имеют возможность сохранить собственное здоровье, энергетические запасы страны, а также сэкономить на коммунальной плате.

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 истории являлась 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. 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, энергетическое лидирует по степени вредного воздействия на окружающую среду. При рассмотрении экологических проблем любого города, любого промышленного 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 секторе можно обходиться многократно меньшим количеством энергии без ухудшения 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 коэффициента 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 эквивалентного 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 степень 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.

Дом теряет энергию почти исключительно в виде тепла, поскольку все виды поступающей энергии превращаются в нем в тепло. Основных каналов теплопотерь дома 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 эпизодически 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 показывает, 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
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.

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, в связи 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.

Недостатки солнечных батарей

"Из всех доступных возобновляемых источников энергии именно солнечная энергия и солнечные батареи наносят минимальный ущерб окружающей среде. Электричество, произведенное при помощи солнечных батарей, не оказывает вредного воздействия на воздушные массы. И никак не загрязняет ни поверхностные, ни подземные воды, не истощает природные ресурсы и не несет опасности, как для животного мира, так и здоровья человека.

Единственный реально опасный эффект данного типа энергии связан с получением некоторого количества токсических веществ и химикатов, например, кадмия и мышьяка, которые используются при производстве солнечных батарей. Но, по большому счету, и эти негативные эффекты минимальны по своему объёму, если есть продуманная политика в плане их повторного использования и надлежащей утилизации.

"Само производство солнечных батарей включает в себя использование некоторых токсичных газов, взрывоопасных летучих веществ, коррозийных жидкостей и подозрительных канцерогенных - вызывающих рак - реагентов. Магнитуда возможных негативных эффектов на здоровье человека и Природу в случае производства солнечных батарей варьируется в зависимости от используемых токсических материалов, их насыщенности, интенсивности использования, а также продолжительности их воздействия на человека в условиях производства." Главный виновник, снижающий экологичность модного изобретения - кремний. Его используют для производства солнечных батарей. Для создания одного кг кремния при помощи фторидно-гидридной технологии выделяется 4 кг алюмофторида натрия. Это вещество токсично и вызывает нарушения в центральной нервной системе у человека.

К другим проблемам производства солнечной энергии относится вопрос утилизации солнечных батарей и соблюдения сроков службы техники. По словам учёного У. Катон, чрезмерное использование солнечной энергии на поверхности Земли может губительно сказаться на равновесии энергетической системы биосферы.

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 отопления. Использование теплонасосов для отопления зданий является выгодным, во многих странах имеются действуют программы стимулирующие использование 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 виде 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.

В умеренном климате наиболее целесообразной схемой энергоснабжения дома представляется следующая. Летом избыток тепловой энергии направляется на зарядку сезонных грунтовых аккумуляторов, электрической - на получение водорода. В холодный период, при малом поступлении энергии от ВИЭ можно использовать водород и запасенное в грунте тепло для энергоснабжения дама (электроснабжение, горячее водоснабжение, тепло для системы терморегулирования и т.д.).

Пристроенная теплица

Пристроенная к дому с южной стороны теплица может выполнять много полезных функций - служить местом отдыха, игровой площадкой для детей, оранжереей и т.д. Одновременно она является одним из самых дешевых и эффективных солнцеулавливающих устройств, что делает ее наличие в экодоме желательным.

Экономичность ВИЭ для экодома

В настоящее время стоимость электроэнергии вырабатываемой на тепловых станциях использующих ископаемое топливо составляет около 7 центов за киловатт*час. Данные о цене солнечной электроэнергии приводимые различными авторами в настоящее время характеризуются значительным разбросом. По одним данным они лишь незначительно превышают цены ТЭС, по другим - превышают их в несколько раз. Лучше обстоят дела с экономичностью ветроисточников, вырабатываемая ими энергия по стоимости приближается к "тепловой" или даже, по отдельным сообщениям, спускается ниже. Так, по одному из источников, за восьмидесятые годы цена ветроэлектроэнергии вырабатываемой в США уменьшилась в десять раз и составила 7 центов. Это было достигнуто на морально устаревших установках. В США прогнозируется в связи с внедрением новых ветроустановок снижение стоимости их энергии до 3.5 цента за киловатт час. В существующих сейчас ценах на энергию от ТЭС и АЭС не учитывается цена наносимого производством энергии экологического ущерба, поэтому прямое сопоставление стоимости энергии возобновляемых и традиционных источников неправомерно. С учетом же экологической компоненты стоимости, солнечная и ветровая энергия экономически выгоднее традиционной уже сейчас и в будущем этот разрыв будет только увеличиваться.

Бытовое потребление энергии

Бытовые приборы и процессы на потребляющие энергию с современной точки зрения непомерно расточительны. В последнее время некоторые производители переходят к выпуску энергоэффективных бытовых приборов. Их энергопотребление при тех же функциях может быть многократно ниже чем у обычных. Так известно, что на освещение в домах тратится 20-35% электроэнергии. В последнее время появились новые экономичные лампы, которые потребляют в 6-7 раз меньше энергии чем привычные лампы накаливания. Аналогичные примеры можно привести по холодильникам, стиральным машинам и т.д. Экономию энергии в доме можно достичь также усовершенствованием энергозатратных бытовых процессов, таких как стирка или приготовление пищи, использованием автоматического управления бытовыми приборами и т.д.

Резюме по энергоэффективности

По степени энергоэффективности дома можно классифицировать следующим образом. Дома переходного типа - потребляют на отопление значительно меньше энергии чем в среднестатистические дома. Далее следуют дома нулевого теплопотребления - утепленные настолько хорошо, что им не нужна система отопления. За ними следуют энергоавтономные или энергосамодостаточные дома - удовлетворяющие все свои энергетические потребности за счет индивидуальных или коллективных ВИЭ и тем самым не получающие энергии извне. Наконец возможны и энергоизбыточные дома, экспортирующие энергию. Примеры таких домов уже существуют.

Ресурсосберегающий и малоотходный дом

Дом неагрессивный к окружающей среде должен быть не только энергоэффективным, но и ресурсоэффективным в целом. В него помимо электричества и энергоносителей поступает вода, с другой стороны он генерирует отходы - сточные воды и бытовой мусор. В частности, очистку, подачу в дома воды и отведение стоков работают крупные технические системы наносящие значительный вред окружающей среде.

Водоэффективный дом

Недостатки сложившейся системы водоиспользования: современные системы очистки воды и подачи ее в дома, а также водоотведения и очистки сточных вод превратились в огромные и протяженные сооружения являющиеся пожирателями природных ресурсов. В том числе и потому что на их строительство и эксплуатация требуют работы множества промышленных предприятий. Целые реки в окрестностях больших городов исчезают в трубах, чтобы потом появиться где-то в виде отравленных растворов.

Водоснабжение и канализация экодома

В современных городах бытовое потребление воды составляет 300-400 литров на человека в день. Уже сейчас путем применения водоэкономных бытовых процессов и водосберегающей сантехники возможно сокращение этого показателя в несколько раз. При таком сниженном водопотреблении в большинстве районов Земли реальным становится водоснабжение домов от индивидуальных или коллективных источников. Воду из природных источников нет надобности очищать до высоких питьевых стандартов. Рационально подавать в дом воду с разной степенью очистки для, соответственно, разных видов ее использования. Индивидуальные стокоочистные установки также целесообразно делать дифференцированными входами по различным видам загрязненных вод. Стоки на них могут очищаться до поливного качества и использоваться для полива на придомовом участке. С одной стороны проходя через почву вода будет дочищаться, с другой - обогащать ее полезными веществами. Эффективным средством доочистки также могу служить специальные биологические пруды и площадки. Горячую воду для бытовых целей целесообразно получать в теплый период от солнечных водонагревателей, в холодный - дополнительно с помощью теплонасосов и сбросного тепла электрогенератора и других энергоприборов.

Органические отходы и проблема сохранения почв

Ежегодно несколько миллиардов (3-5) тонн сельхозпродуктов и различного растительного сырья поступает в города где превращается в отходы и в виде загрязнений возвращается в окружающую среду. Часть превращается в зараженный тяжелыми металлами и другими токсичными веществами ил со станций очистки сточных вод, часть попадает на свалки бытовых отходов, вызывая их гниение. Невосполняемый унос питательных веществ из почвы приводит к прогрессирующей потери плодородного слоя почвы, что является одной из острейших экологических проблем.

экологическое жилье солнечная энергия

Биотуалеты

Эффективным способом восстановления плодородия почв и сокращения количества бытовых отходов являются биотуалеты. Следует отличать настоящие биотуалеты от химических, которые в рекламных целях также называют биотуалетами. В последних фекалии обрабатываются химическими реактивами, после чего они становятся опасными для окружающей среды и должны поступать на очистные сооружения. Одним из перспективных для ресурсоэффективного дома биотуалетов является Кливус Мультрум (КМ). Он представляет собой наклонную камеру для компостирования (так и переводится его название) в которой аналогичные природным процессы перегнивания органических остатков идут в интенсифицированном виде. Туалет безводный, не имеет движущихся частей, не потребляет энергии. Санитарная безопасность его засвидетельствована Шведским министерством здравоохранения. Раз в 1.5 - 2 года через специальный люк из него забирается готовое к применению концентрированное удобрение. Этот биотуалет правильнее было бы называть биореактором, поскольку в него через отдельное отверстие могут сбрасываться кухонные отходы и растительные остатки. При наличии в доме установки очистки стоков осадки образующиеся в ней также могут утилизироваться в биотуалете. Поскольку биотуалет безводный, общее водопотребление в доме может быть понижено на порядок, дополнительно сточные воды освобождаются от компоненты, создающей наибольшие трудности для их очистки.

Рециклирование бытовых отходов

Существующее сейчас общество ориентированное на одноразовое использование товаров можно назвать "отбросным обществом".Л. Браун, директор института всемирного наблюдения, считает что: "Историки будущего вероятно оценят наше одноразовое использование материалов как помешательство". Жилые дома помимо загрязненных сточных вод, являются источниками огромного количества твердых бытовых отходов (ТБО) которые по объему и вредности сопоставимы с общим валом промышленных отходов. Проблемы удаления ТБО и проблемы свалок в развитых странах входят в число острейших. Значение фактора ТБО еще возрастет, если мы обратим внимание на то, что значительная доля промотходов является результатом производства товаров и услуг для населения и может быть сокращена при переходе на более экологический стиль потребления. Сжигание ТБО является паллиативом и в конечном итоге неудовлетворительным с экологической точки зрения.

Рециклирование

Кардинальным и наиболее приемлемым экологический и экономический решением проблемы бытовых отходов является их использование в качестве вторичного сырья. Это направление получило название рециклирования. Оно имеет три основные составляющие - учет требований рециклирования на стадии проектирования и производства, раздельный сбор отходов в местах их образования (в т. ч. в жилом секторе), система сбора вторичных ресурсов и возврата их в производство. В результате такого подхода бытовой мусор в перспективе исчезнет как таковой.

Безотходность

Задача достижения безотходности промышленного производства как проблема сформулирована некорректно, поскольку шкала отходности относительна и не имеет нуля. Можно говорить лишь о большей или меньшей отходности данной технологии относительно других. По крайней мере в настоящее время безотходность есть не что иное как отвлекающий пропагандистский миф. При анализе любого объявленного случая безотходности, оказывается что отходы всего лишь несколько снижены или уменьшена их вредность. Отсюда следует что не может быть и экологически чистых товаров, ведь их производство неизбежно сопровождалось экологическим ущербом. Также как и в случае производств можно говорить только о сравнительной экологической чистоте.

Раздельный сбор ТБО в местах образования

Бытовые отходы целесообразно сразу собирать отдельно в местах их образования - жилом и торговом секторах. Это требует изменения бытовых привычек, но это неизбежно и как показывает уже накопленный во многих странах опыт, население к этому в достаточной степени готово.

Состав ТБО

В составе ТБО приблизительно треть составляют пищевые отходы, около половины - бумага, картон, текстиль. Остальные фракции, такие как полимеры, кожа, резина, керамика, металл, камни, стекло составляют по несколько процентов. В промышленно развитых странах тара и упаковка составляют 30% веса всего мусора и 50% объема. Помимо сравнительно мелких составляющих ТБО, заметную величину составляют крупногабаритные бытовые отходы (КБО), это мебель, холодильники и т.д.

Раздельный сбор отходов в экодоме

В экодоме уже на уровне конструкции должен быть предусмотрены специальные помещения для первичной обработки, раздельного сбора и безопасного хранения мусора. Санитарная безопасность хранения в доме бытовых отходов между периодическими его сдачами, будет обеспечиваться помимо прочего отсутствием в нем способной к гниению органики, которая уйдет в биотуалет. Мусор может быть разделен на различное число градаций или, как говорят, "корзин". Увеличение числа "корзин" облегчает дальнейшую переработку, но усложняет сбор. В настоящее время известны системы сбора содержащие от трех до тридцати "корзин". В экодоме должны быть обеспечены достаточно большое градаций разделения мусора и определенная первичная его обработка.

Экологический стиль потребления

Сейчас многие экологические организации развивают практику экологической экспертизы товаров и услуг. В полном варианте такая экспертиза включает в себя не только оценку безвредности товара для потребителя, но и пригодность его для рециклирования и степень экологичности его производства. Таким образом оценивается весь жизненный цикл товара. В результате оценки возможен призыв к бойкоту товара и фирмы его производящей, или, напротив, рекомендация его. Следование таким рекомендациям есть путь к экологическому стилю потребления, который естественно будет присущ обитателям экодомов. Во многих странах и отдельных муниципальных образованиях рециклирование успешно внедряется. В Сиэтле, например, 77% бытовых отходов используются как вторичное сырье, в одном из городов штата Нью - Йорк этот показатель доведен до 84%. В СССР также осуществлялись программы по рециклированию отдельных видов бытовых отходов, однако в последующий кризисный период они практически были свернуты.

Резюме по рециклированию

Отсутствие бытового мусора является не индивидуальным, а системным свойством экодома, т.е. оно проявится в полной мере в "экодомовых" поселениях в условиях соответствующей адаптации коммунального хозяйства и промышленного производства. Однако и на уровне собственно экодома количество и токсичность бытовых отходов может быть резко снижено.

Ресурсосбережениие и жизненный цикл экодома

Выше была обоснована ресурсоэффективность экодома в фазе эксплуатации. Однако высокая степень экологичности в силу определенных конструктивных особенностей может быть достигнута и на этапах его строительства, реконструкции или утилизации. Таким образом экодом оправдывает свое название и с позиций оценки всего его цикла жизни.

Резюме

Проблема экологизации материального потребления, вопреки сложившемуся мнению, представляется более важной, чем сокращение потребления ресурсов и продуцирования загрязнений промышленностью, поскольку потребительский сектор и в т. ч. жилье "обслуживается" как минимум половиной всего производственного потенциала и, соответственно, отходы, загрязнения и другой экологический ущерб этой "половины" должен быть отнесен за счет жилого сектора. Иначе говоря современные дома являются причиной образования большого объема промышленных отходов и загрязнений. Причем промышленность связанная с обслуживанием жилья и быта является как правило наиболее технологически отсталой и, следовательно, ресурсоемкой и загрязняющей. Для обслуживания всего жизненного цикла экожилья потребуются значительно меньшие производственные мощности и среди них будут преобладать высокотехнологичные малоотходные предприятия (в частности приборостроительные). Тем самым будет значительно снижена "производственно-инфраструктурная" часть связанных с ним отходов. Отходы должны рассматриваться не только количественно, но и с качественной стороны. В случае когда не подлежащий рециклированию остаток ТБО достаточно мал и состоит из биоразложимых и инертных веществ он может не превышать порогов безопасной переработки или депонирования местных буферных природных систем. В таком случае экодом можно будет считать практически безотходным.

Биоклиматический дом

В прошлом строители пользуясь либо народными строительными традициями, либо старыми архитектурными приемами, как правило, удачно вписывали постройки в окружающий ландшафт, достигали хорошего соответствия жилищ окружающим природным условиям. Дома были, как правило, тесно связаные с окружающими природными системами, были построены из местных материалов, зависели от местной энергии, продуктов питания и воды, ближайшие природные системы, выполняя буферную роль, перерабатывали их отходы. В последние 100 - 150 лет в связи с индустриализацией строительства и возобладанием техноэкстремистских градостроительных концепций, дома утратили связь с природным ландшафтом, строительство многоэтажных зданий стало как правило приводить к полному уничтожению естественного ландшафта. В отличие от этого малоэтажная застройка может быть значительно легче вписана в природный ландшафт без его значительных нарушений. Возможностей для того, чтобы гармонично вписаться в ландшафт у экологического дома больше, чем у просто малоэтажной застройки и даже больше, чем у традиционного народного жилища благодаря современной ресурсосберегающей технике, которая снижает давление на окружающие природные системы. Например не требуются дрова или другое топливо для обогрева и приготовления пищи, не сбрасываются неочищенные сточные воды и т.д. Экодом вообще подобен живому существу, например в северном климате он подобно многим животным летом запасает энергию за счет которой существует в зимние месяцы. У него как и у растений есть способность использовать солнечную энергию и т.д. В древности люди считали, что существуют места благоприятные для строительства дома или поселения, или неблагоприятные. В настоящее время существуют исследователи продолжающие изыскания на эту тему, ими разработаны новые методики по выбору благоприятных для строительства мест или коррекции геопатогенных полей. При строительстве экодомов можно пользоваться этими рекомендациями. Терминами экодом, энергоэффективное жилище, часто пользуются архитекторы имея в виду применение к обычному жилью того или иного комплекса архитектурно композиционных мероприятий, уменьшающих его теплопотери. Это может быть придание дому закругленных форм, выделение внутри здания буферно-тепловой зоны, защита здания от господствующих холодных ветров посадками деревьев и т.д. Однако потенциал энергосбережения этих методов невелик, он составляет не более 20 - 30 процентов от среднего уровня. Поэтому построить только с помощью этих методов действительно энергоэффективное жилище нельзя, можно говорить только о доме переходного типа.

Зеленый дом

Полезность и желательность растений в доме и вокруг него не требует доказательств. Как показали исследования архитекторов у людей разных эпох и национальностей понятие рая устойчиво ассоциируется с образом сада. Сад это первое, что создал Бог после звездного неба. Следовательно чтобы поднять качество жилья надо разместить его в саду, а в северном климате желательно дополнительно устроить зимний сад в доме. Растения в доме могут улучшать гигиенические условия, эстетические качества жилища, плодоносить и урожай при этом может быть далеко не символический. Таким образом экодом будет предоставлять своим обитателям большие возможности для занятием растениеводством как в доме, так и на прилегающем участке. Внутри дома предполагаются пристроенная теплица и зимний сад, возможны и специальные биокультивационные установки для круглогодичного выращивания овощей, водорослей и т.д.

Растения вокруг дома

Даже в городе экодом должен иметь свой хотя бы небольшой в 2-3 сотки участок земли, который будет использоваться преимущественно под сад, огород, оранжерею и т.д. Такой характер использования участка должен носить нормативный характер. Уже сейчас регламентация использования приусадебных и приквартирных участков является обычной практикой во многих городах и поселениях. Таким образом и в городе экодом может быть микрофермой. С другой стороны наличие озелененных придомовых участков улучшит качество среды города и позволит экономить городскую площадь за счет некоторого сокращения зеленых насаждений общего пользования. Сейчас разработано немало интенсивных биотехнологий выращивания сельхозпродуктов в т. ч. на минимальных площадях. Так например французский дизайнер Л. Пуассон бросив работу в Париже, купил участок в шесть соток и вдвоем с женой собирает на нем урожай способный прокормить 20 человек. Таким образом продукты для одного человека собираются с площади 30 м ^[2]. (Журнал "Техническая эстетика" 1988, "Экологический дизайн - поиски и результаты", стр.1 - 8.) В 1972 американская общественная организация "Эколоджи Экшн" начала совершенствовать методику биоинтенсивного выращивания овощей без использования ядохимикатов. При использовании этой методики требуется в 100 раз меньше энергии, в восемь раз меньше воды и более чем вдвое меньше азотных удобрений (в некоторых случаях возможен отказ от них) на единицу продукции чем в товарном сельскохозяйственном производстве США.