Новая концепция "нулевого" экологичного города

Размещено на http://www.allbest.ru/

Новая концепция «нулевого» экологичного города

А.Н. Тетиор - д-р техн. наук, профессор

ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства», г. Москва, Россия

Предлагаемая новая концепция экологичного «нулевого» города основана на трех принципах: «нулевое» вмешательство в природу, «нулевое» потребление расходуемых ресурсов из городских сетей, «нулевая» эмиссия загрязнений. «Нулевое» вмешательство в природу - это «нулевая» площадь застройки; минимальные помехи естественному круговороту веществ, передвижению жителей и миграциям животных; сенсорное природоподобие; озеленение зданий, и др. «Нулевое» потребление расходуемых ресурсов основано на энергоэкономичности; выработке возобновимой электрической и тепловой энергии; естественной вентиляции и кондиционировании; снижении затрат на внутреннее освещение; сокращении водопотребления. Для «нулевой» эмиссии загрязнений применяют экологичные и рециклируемые материалы, раздельный сбор и утилизацию отходов, «нулевую» канализацию.

The suggested new concept of ecological «zero» city is based on three principles: «zero» intervention in nature, «zero» consumption of consumable resources from city networks, «zero» emission of pollution. «Zero» intervention in nature is a «zero» area of building; the minimal barriers to natural circulation of substances, movement of inhabitants and migrations of animals; sensory likeness to nature; gardening of buildings, etc. «Zero» consumption of consumable resources is based on energy economy; on development of renewable electric and thermal energy; on natural ventilation and air-conditioning; on reduction of expenses for internal illumination; on reduction of water consumption. To «zero» issue of pollution apply ecological and recycled materials, separate collecting of waste and recycling of waste products, the «zero»water drain.

Автором предлагается новая концепция «нулевого» экологичного города с экологичными городскими зданиями и инженерными сооружениями, основанная на трех принципах: 1. Минимальное («нулевое») вмешательство в природу, ее поддержка. 2. Наименьшее («нулевое») потребление поступающих из городских сетей расходуемых ресурсов (электрической и тепловой энергии, питьевой воды и пр.). 3. Малые («нулевые») твердые и жидкие отходы в процессе цикла жизни здания. На первом месте стоит минимальное вмешатльство в природу, означающее близкую к нулю площадь застройки, достигаемую надземно-подземным строительством. Город и природа разделены по высоте на 3 уровня: над землей - городские здания, в уровне земли - естественный почвенно-растительный слой с пешеходным и велосипедным движением без пересечения с авто- и железными дорогами, под землей - дороги, инженерные сооружения, и пр. При этом нет препятствий для создания экологического каркаса города, минимальны помехи естественному круговороту веществ, препятствия передвижению жителей и миграциям местных животных. Вторым свойством «нулевого» города является близкое к нулю потребление поступающей из городских сетей энергии и других расходуемых ресурсов (в идеале - отключение от городских сетей). Оно достигается энергоэкономичностью зданий; выработкой возобновимой электроэнергии и энергии для отопления; применением естественной вентиляции и кондиционирования без использования электроэнергии; снижением затрат на внутреннее освещение; сокращением водопотребления путем вторичного использования атмосферной воды и слабо загрязненной воды из ванн и кухонь, и др. На третьем месте - «нулевая» эмиссия загрязнений, для этого применяют дифференцированный сбор и утилизацию отходов, «нулевую» канализацию, повторно используемые материалы и конструкции, и пр. экологичный природа загрязнение

Надземное строительство известно с древности, оно было развито в трудах Ле Корбюзье, но автодороги сохранялись на поверхности земли [1]. Созданием «нулевых» городов (экосити) и зданий с минимумом потребления энергии занимается новая наука - архитектурно-строительная экология [2]. Создание «нулевого» города невозможно без экологизации всей деятельности в городе - транспорта, промышленности, энергетики, и пр. [2, 3]. Сейчас активно развиваются направления создания «нулевых» экологичных зданий [4, 5], в том числе полифункциональность, синергетика, и др.

Надземные здания представляют собой дома, поднятые над поверхностью земли на высоту немногим более 3…4 м, достаточную для прохода людей, и инсоляции почвенно-растительного слоя для произрастания травы, кустарника и небольших деревьев при необходимом поливе (рисунок). С целью визуальной экологичности, и увеличения площади озеленения, применяют дополнительное озеленение на больших искусственных поверхностях зданий и сооружений: озеленение стен и кровель, здания - «зеленые холмы».

Экологичный город с надземно-подземными зданиями: 1 - здания; 2 - подземные части; 3 - кровли-газоны; 4 - незастроенный почвенно-растительный слой; 5 - подземные дороги; 6 - дефлектор - «капюшон»; 7 - солнечные батареи, гелиоколлекторы; 8 - зеркальные жалюзи; 9 - «живые машины»; 10 - система «умного» дома»; 11 - вертикальное озеленение

Для достижения экономии энергии предусматривают: энергоэффективные объемно-планировочные решения; оптимизацию формы зданий: минимизацию площади наружных стен (максимальный объем при наименьшей поверхности стен); хорошую инсоляцию зданий для снижения их энергетических потребностей; тройное остекление; повышение R длястен икрыши; исключение затенения южного фасада; расположение более широких оконных проемов, солнечных батарей и коллекторов преимущественно с южной стороны; использование эффективной теплоизоляции наружных стен; применение энергосберегающих окон, форточек, жалюзи; устройство остекленных лоджий по периметру наружных стен; устройство светопрозрачных оранжерей, зимних садов с южной стороны на высоту 1…2 этажей над уровнем грунта; кровлю - газон, зимний сад; герметичную заделку стыков, исключение утечек теплоты; отказ от сквозного проветривания; снижение потерь теплоты через ограждающие конструкции: расположение окон на двух смежных солнечных сторонах; температурное и световое зонирование помещений по назначению (в спальнях температура и освещенность ниже); тепловые буферные зоны (изоляция окон с помощью жалюзи ночью, двойные двери, закрытые лоджии); оптимальную для освещения площадь окон; выполнение наружных стен с повышенной теплоизоляцией со стороны холодных зимних ветров; сокращение площади окон или устройство глухих стен со стороны холодных зимних ветров; утилизацию сбросной теплоты от внутренних источников (бытовые приборы, люди, теплота удаляемой воды после употребления и др.); пассивные системы утилизации солнечной энергии; естественные (без затрат электроэнергии) технологии вентиляции, кондиционирования, очистки стоков, и пр.; утилизацию теплоты при удалении внутреннего воздуха из помещений, и передачу этой теплоты вводимому внутрь свежему воздуху; улучшение естественного освещения с помощью ввода солнечного света в здание с использованием системы зеркал; использование всех доступных систем утилизации возобновимой энергии (солнечной, ветровой, гео- и гидротермальной, энергии движущихся вод, биоэнергии, энергии тепловых отходов); использование энергоэкономичных приборов и устройств; светопрозрачную и вакуумную теплоизоляцию; стекла в системах пассивного отопления, пропускающие солнечную радиацию в наиболее энергоемкой части спектра; селективные светопоглощающие покрытия; экологичные строительные материалы, требующие минимальных затрат энергии при их получении, использовании и разборке, и экологичные технологии строительства, эксплуатации и вторичного использования; интеллектуальные системы контроля параметров среды и экономии расхода энергии; автоматику, следящую за режимами работы электроприборов.

В «нулевых» зданиях могут быть успешно использованы три основных источника возобновимой электроэнергии - солнечная, ветровая, геотермальная энергия. Применение остальных возможных источников (энергия движущейся воды, и пр.) обычно затруднительно: для этого необходимо, чтобы, например, рядом с городом протекала река, и пр. Основными источниками электрической энергии являются солнечные батареи и ветрогенераторы. Хорошим решением является органичное совмещение этих устройств со зданиями (энергоактивные здания). Для выработки тепловой энергии в «нулевых» зданиях применяют: солнечные коллекторы (гелиоколлекторы, гелионагреватели, в которых теплоноситель - жидкость или воздух - нагревается солнцем), устанавливаемые на кровле или стенах; установки для геотермального отопления (преобразующую низкотемпературную теплоту неглубоких слоев грунта в пригодную для обогрева высокотемпературную теплоту с помощью тепловых насосов); системы пассивного солнечного отопления (использующие нагрев массивных стен и последующий отбор тепла для отопления); установки для получения биога-за - метана (используемого в отоплении), путем утилизации органических отходов. Из видов источников тепловой энергии наиболее интересно геотермальное отопление, которое может служить надежным источником тепла в течение всего периода эксплуатации зданий. При этом виде отопления используют скважины глубиной до 50…100 м или траншеи для отбора низкопотенциальной теплоты. Для небольшого здания достаточно одной скважины, а для больших зданий может потребоваться устройство групп скважин с теплообменниками.

«Нулевой» город должен быть «нулевым» и по отходам [4]. Отношение к отходам, производимым жителями городов, в мировой практике сейчас определяется аббревиатурой RRR: Reduce, Reuse, Recycle, что означает сокращать количество отходов, повторно использовать материалы, рециклировать (перерабатывать) отходы. К этой аббревиатуре сейчас добавляют четвертое «R»: Repair - (ремонтировать, а не выбрасывать изделия с небольшими повреждениями). Твердые бытовые отходы в городах ежегодно образуются в количестве около 50 млн т, причем из них используют всего 2,7%. Чаще всего отходы хранят на свалках, занимающих большие территории, которые затем в течение 20-30 лет непригодны для сельхозугодий.

Концепция «нулевых отходов» впервые появилась в конце XX в, в ее основе лежит идея приведения к нулю ненужного использования материалов, в отличие от широко распространенной идеи сокращения количества отходов, доставляемых на мусорные свалки. «Нулевой» город отличается «нулевой» эмиссией вредных выделений, загрязнений, отходов. Для этого используют дифференцированный сбор твердых бытовых отходов с последующим направлением на вторичное использование. На первом месте по важности утилизации отходов стоит утилизация органических отходов от кухонь (пищевых отходов) и усадебных хозяйств (листьев, травы, помета домашних животных, и пр.). Эту биомассу утилизируют, получая биогаз, воду и удобрение. Биогаз получают в установках, основной частью которых является подземный реактор (метантенк) вместимостью от нескольких м3 для индивидуальных домов, до тысяч м3. Настоящими «нулевыми» при очистке жидких стоков являются так называемые «живые машины» (разработанные в США), которые представляют собой небольшие экосистемы, создаваемые для очистки загрязненных вод. В этих системах загрязненная вода проходит через несколько бассейнов, населенных водными и болотными растениями, бактериями, водорослями, простейшими живыми организмами, планктоном, улитками, моллюсками, рыбой и прочими мелкими животными. На каждом этапе эта флора и фауна забирает загрязняющие вещества, насыщает воду кислородом, обеззараживает ее и избавляет от патогенных микроорганизмов. Сточные воды проходят сквозь биофильтр и гуминовые материалы, утрачивая неприятные запахи. Затем частично очищенная вода проходит закрытый и открытый баки, каждый из которых снабжает воду кислородом и биологическим материалом для следующих экосистем. В них часть вредных веществ переводится в формы, которые могут переварить растения, проживающие в следующих баках. Доказано, что на получение того же количества чистой воды затраты на энергию в «живых машинах» на 10…25% ниже, чем в традиционных системах очистки. В более теплом климате очистные сооружения располагают рядом с домом как зеленые элементы природного ландшафта, служащие украшением дворового пространства. Комплексное использование описанных решений позволит получить «нулевой» экологичный город.

Библиографический список

1. Ле Корбюзье. Три формы расселения. - М.: Стройиздат, 1976. 136 с.

2. Тетиор А.Н. Архитектурно-строительная экология. - М.: «Академия», 2008. 368 с.

3. Тетиор А.Н. «Нулевой» экологичный дом. - М.: ФГОУ ВПО МГУП, 2010. - 231 с.

4. Мюррей Р. Цель - нулевые отходы. - М.: Совет Гринпис, 2004. 231 с.

5. Рылевский Е. Энергия для человека. «Нулевой» дом. - Варшава: Tinta, 2003. 80 с.

Размещено на Allbest.ru