Основные аспекты развития экопоселений в Алматинской области

Зачастую люди в поселениях живут по принципам устойчивого земледелия. Что означает более гуманное использование земли, другими словами использование технологий, не истощающих землю. Также жители экопоселений практикуют органическое земледелие, пермакультуру, устойчивое лесопользование и поликультурное лесовосстановление.

Основным принципом на котором базируется все общество, живущее в поселениях - это минимизация энергопотребления и использование альтернативных источников энергии. Некоторые поселения такого рода стараются не использовать привычную нам валюту, или использовать ее минимально, заменяя деньги альтернативой (труд и т.д.).

Помимо принципов природопользования жители экопоселений зачастую вводят запрет на алкоголь и курение, т.к. принципы устойчивого развития подразумевают под собой в первую очередь здоровый образ жизни.

Формирование экопоселений, как в мировой, так и в отечественной практике не безосновательно, к этому вели ряд социально-экономических и экологических факторов.

Город Алматы является центром Алматинской агломерации. Он расположен в юго-восточной части Республики Казахстан. Алматы являясь одним из крупнейших мегаполисов на территории Республики Казахстан имеет быстро развивающуюся экономику. Здесь проживает более 1,5 миллиона человек. Город по праву заслужил свой статус “Экономического донора”, так как приносит около 18% в суммарном ВВП страны.

Сравнительно высокий уровень жизни, уникальные природные ресурсы, что является отличной туристической базой, наилучшие в Казахстане бизнес-возможности, а также наиболее благоприятная по сравнению с другими регионами социально-экономическая ситуация привлекают в Алматы не только людей из других регионов Казахстана, но и туристов и бизнесменов из разных стран мира. Вследствие чего, город имеет ряд проблем: перенаселенность, безработица, транспортные пробки, дефицит жилья. Все это очень пагубно влияет на экологическое положение города, и негативным образом сказывается на здоровье населения.

Формирование экопоселений вокруг ядра Алматинской агломерации свидетельствует может стать одним из важнейших путей реорганизации расселения в противовес тенденции к усилению агломерационных процессов и концентрации населения в мегаполисах. Концентрация населения в экопоселениях будет способствовать сохранению и восстановлению природных ресурсов, физического, нравственного оздоровления населения, производству экологически чистой продукции. Сочетание сельскохозяйственной направленности, сельского образа жизни с высочайшими современными технологиями это один из путей возрождения сел.

ГЛАВА 3 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИННОВАЦИЙ В ЭКОПОСЕЛЕНИЯХ АЛМАТИНСКОЙ ОБЛАСТИ

Развитие IT-технологий и инновационного сектора является неотъемлемой частью гарантии экономического развития любого государства и общества. Сегодня Казахстан, как лидер в Центрально-Азиатском регионе, опережает многие страны бывшего Советского Союза по экономическим реформам [24]. Однако, несмотря на быстрое экономическое развитие страны, наблюдается отставание в развитии некоторых сфер. Анализ тенденций в области научно-технического развития в мире показывает, что Казахстан отстает от других стран в области высоких технологий [25]. Такое положение Казахстана среди международного сообщества в основном обусловлено уровнем экономического развития. Как развивающаяся страна, рынок Казахстана отличается от рынка развитых стран в том, что он в основном сосредоточен на предоставлении инфраструктурных решений. И весь инновационный и IT- рынок сосредоточен в этой области.

Инновационное развитие Казахстана, наряду с другими факторами, такими как уровень экономического развития, также сдерживается отсутствием кадров, способных управлять инновационными процессами и проектами, отсутствием прогресса в передаче технологии, а именно в наличие новых технологий, а иногда и информировании граждан о них [25]. С другой стороны, явное преимущество Казахстана перед рядом европейских стран - относительная стабильность экономики в условиях мирового финансового кризиса, которая стимулирует более быстрое прохождение этапов информатизации.

Сегодня экономика Казахстана находится на пороге крупных проектов и качественно нового этапа социально-экономического развития, целью которых является интеграция Казахстана в свободной рыночной зоне.

В обозримом будущем Министерство промышленности и информационных технологий Республики Казахстан предполагает ежегодный рост рынка информационных услуг в Казахстане на уровне 27%. А рынок инновационных и IT- услуг в Казахстане увеличится с общего количества продаж в 14 млрд тенге в 2009 году до 58 млрд тенге в 2019 году.

Кроме того, министерство разработало перечень наиболее предпочтительных и важных отраслей, с точки зрения экономического развития страны, в которых прогнозируется высокий спрос и соответственно будет направлена основная часть инвестиций. Среди них биотехнологии, прогрессивные технологии в области химии нефти, альтернативные источники энергии и технологии энергоэффективности. В данной главе хотелось бы выделить одно из направлений, где могут успешно применяться инновационные технологии - развитие сети экопоселений в Алматинской области.

Опыт последних нескольких десятков лет показывает, что в этот период экология не являлась приоритетом градостроительной политики в городах Казахстана. В то время как загрязненная городская экология является первопричиной ухудшения здоровья населения, что в свою очередь негативно сказывается на работоспособности и рождаемости среди населения страны. Нельзя повторять плачевный опыт более развитых стран, где количество инвалидов и нетрудоспособного населения резко возросло вследствие ухудшения экологии. На данном этапе вышеупомянутые страны, наученные своим печальным прошлым, ведут политику энергоэффективности. У Казахстана на сегодняшний день есть возможность перешагнуть через жертвы здоровья населения и начать заботиться о будущем сейчас.

Создание сети экопоселений без каких-либо инновационных новшеств в Алматинской области взамен привычным нам селам и деревням уже является первым шагом на пути к более экологичному и устойчивому развитию аграрной промышленности. Но применение инновационных технологий предоставят возможности энергонезависимости экопоселений и замкнутого цикла круглогодичного производства органических продуктов питания.

Основными аспектами современного экопоселения в первую очередь является строительство объектов с применением местного экологически чистого материала - глино-соломенных блоков.

Устройство солнечных коллекторов и фотоэлектрических панелей для обеспечения экодомов тепловой и электрической энергией, за счет возобновляемой солнечной энергии, позволит уменьшить выбросы углекислого газа в атмосферу, вырабатываемого вследствие отопления домов от ТЭС или за счет дров и угля.

Биогазовые установки, также являются неотъемлемой частью современного экопоселения. Их использование в первую очередь обусловлено количеством биологических отходов, производимых людьми в процессе их жизнедеятельности, а также, за счет содержания хозяйства. Биогазовые установки посредством переработки органических отходов вырабатывают биогаз и экологически чистые удобрения, которые имеют ряд преимуществ перед используемым фермерами и сельскими хозяйствами навозом. Навоз помимо неприятного запаха содержит миллиарды различных опасных микробов, семена сорняков, токсичные для растений аммиачные соединения, а также огромное количество яиц гельминтов. Что, приводит к заражению почвы и водных источников. Своевременная переработка органических отходов биогазовыми установками способствует снижению выделения метана в атмосферу, образующегося при длительном хранении отходов на свалках и полигонах.

Биогазовые установки могут внести большую лепту в утилизации биологических отходов не только экопоселений, а также города Алматы. Что является актуальным, т. к. по данным департамента статистики г. Алматы объем собранных коммунальных отходов в 2015 г. составил 627,7 тыс тонн.

Для полноценного функционирования всех вышеупомянутых технологий в экопоселениях естественным образом будут развиваться направления деятельности, связанные с внедрением экологически безвредной энергетики, экологического жилья, биотехнологий, а также производства органических и экологически чистых продуктов.

Как отмечает Минсельхоз, за последние два года в Казахстане наблюдается увеличение импорта овощей и фруктов на 30%. Продажа экологически чистых продуктов питания известного и легко проверяемого происхождения по ценам не выше рыночных позволит произвести импортозамещение наиболее широко потребляемых наименований. Что позволит, сэкономить средства граждан, благоприятно повлияет на их здоровье, оставит деньги в регионе и даст производителям возможность вести наиболее перспективный экологичный образ хозяйственной деятельности.

Таким образом, экопоселения в Алматинской области создавая комфортные условия для проживания и трудоустройства граждан, может стать хорошей альтернативой большому мегаполису каким является город Алматы, следовательно, решит проблему урбанизации и перенаселения города [27]. Таким образом, применение инновационных технологий в развитии сети экопоселений в Алматинской области приведет к положительным результатам, как в решении некоторых экологических и социальных проблем города, так и благотворно скажется на развитии рынка инновационных технологий и экономики страны в целом.

3.1 Применение инновационных технологий в экопоселениях

Справедливо, что сегодня наравне с развитием городов, и урбанизацией, набирает силу обратный процесс - дезурбанизация . Каждый развивающийся мегаполис постепенно обрастает зелеными кольцами дачных кооперативов, которые, в свою очередь, постоянно вытесняются процессом урбанизации на периферию. Люди ощущают некомфортность условий города и постоянно стремятся на природу. Вследствии того, что процесс дезурбанизации протекает безконтрольно , он становится не альтернативной, а всего лишь загородной модификацией мегаполиса урбанизаций так как тесные дачные участки не подходят для долгосрочного прибывания и постоянной жизни, а являются лишь площадкой для кратковременного отдыха на выходный или праздники. Хорошей модификацией мегаполисной модификацией должны стать экопоселения. Основным фактором, влияющим на успех экопоселения в перспективе, является осознание того, что будущее - это высоких технологий. В основе этого лежит производство инновационных, высоковостребованных товаров и услуг.

В сети экопоселений Алматинской области объединятся два немаловажных фактора: экологически безопасная, социально-культурная среда, которая будет способствовать введению новейщих технологий и освоению знаний производство и использование высоких информационных и производственных технологий. Оптимальное количество жителей должно гарантировать масштаб, при котором все поселенцы знакомы друг с другом, и в то же время понимают, что имеют возможность воздействовать на формирование поселения. Существуют фактические доказательства, что максимальная граница такой группы является приблизительно 500 человек. Предположительный состав жителей экопоселений это 100 семей , проживающих постоянно, что составит примерно 300 человек и гости экопоселения (туристы, студенты, сотрудники НВИ) В проекте экопоселений совместно с подбором площадки под экопоселение, разрабатывается перспектива формирования бизнес-платформыне противоречащей идеологии и принципам экопоселения Хозяйственно-финансовая активность в экопоселении ограничена тольково ображением - от небольшого и распределенного изготовления вплоть до оказания информативных, туристических и прочих услуг. Говоря об обилии видов предпринимательской деятельности в экопоселении, следует принимать во внимание финансовую и научно-техническую возможность в перспективе. Тут первоначальным принципом экопоселения представляется ознакомление и эффективное применение имеющихся естественных элементов. Человек является от части природой и ее партнером. Второстепенным принципом является множественное применение материальных ресурсов взамен линейного расклада (пользоваться один единожды и выкинуть безвозвратно), характерного для общества пользования. В экопоселении преимущество отдается тенденциям:

-сохраняющим энергию технологиям;

-применению возобновляемых источников энергии (биомасса, дейтерий, биогаз, солнечная энергия и т.д.) вместо традиционных источников;

- переработка биоотходов, вследствие чего вырабатывается биотопливо, и далее эффективно используется не оставляя после себя свалок;

- формированию среды для здорового образа жизни людей (сбалансированное развития всех сторон жизни людей - физической, психологической, интеллектуальной);

По-настоящему эффективным можно считать экопоселение, которое отвечает всем критериям устойчивого развития. Такое поселение должно гарантировать долгосрочное стабильное и независимое существование. Важно учесть все принципы устойчивого поселения еще на стадии проектирования и последующей реализации проекта. Помимо экономического и политического факторов, влияющих на устойчивость поселения, также присутствуют экологический и информационный, которые заключаются в разумном использование ресурсов и высоким уровнем, как информационной, так и транспортной связи с внешним миром.

Новые достижения в области создания инженерных систем жизнеобеспечения зданий и поселений могут изменить наши представления о городе и жилом доме в нём. Они способны оказать значительное влияние на изменение традиционных подходов в градостроительстве. Одним из существенных изменений, наблюдающихся в этой области, является постепенный перенос центра тяжести в жизнеобеспечении города с централизованных систем на децентрализованные или автономные инженерные системы.

3.1.1 Энергия

Энергетика вносит наибольший вклад в загрязнение окружающей среды планеты. 40 % всей производимой энергии потребляет жилищный сектор [33]. Поэтому от совершенствования архитектурно-строительных решений и систем энергоснабжения городов во многом будет зависеть качество городской среды и состояние среды планеты в целом.

В городских агломерациях потребление энергии имеет ключевое значение для функционирования транспорта, промышленного производства, домашних хозяйств и деятельности учреждений. Существующая для большинства городов зависимость от невозобновимых источников энергии может привести к изменению климата, загрязнению воздуха с вытекающими из этого экологическими проблемами. Согласно концепции устойчивого развития населенных пунктов развитие систем энергообеспечения должно идти по двум основным направлениям. Это - энергосбережение и переход на использование возобновляемых источников энергии.

Расход энергии на отопление здания можно сократить на 20-40% только за счет рационального планирования и использования качественного теплоизоляционного материала. Дополнительную экономию дают современные технологии такие как система рекуперации, солнечные коллекторы (солнечный подогрев воды), грунтовые теплообменники, фотоэлектрические панели, солнечные электростанции (СЭС) в том числе и башенные, ветрогенераторы.



Рисунок Принцип работы рекуператора совместно с грунтовым теплообменником при вентиляции дома

Работа установки реализуется следующим образом: «отработанный» теплый воздух из помещения по системе воздуховодов попадает в теплообменник, в котором нагревает свежий холодный воздух с улицы, поступающий далее уже с более комфортной температурой в помещение. Показанная на рисунке система является активной, так как в работе рекуператора используется насос и теплообменник.

Рисунок Принцип работы солнечного коллектора

Различают несколько типов солнечных коллекторов: плоские, с концентраторами, промышленные, вакуумные и комбинированные. Для использования солнечного коллектора в условиях отрицательных температур перспективным является вакуумный коллектор, имеющий наиболее высокий КПД.

Поглощает радиацию в солнечном коллекторе специальная поверхность, соединенная с медными трубками, по которым циркулирует теплоноситель. Теплоноситель, проходя по всей площади коллектора, нагревается и попадает в резервуар, где отдает тепло через теплообменник в бак - аккумулятор тепла. Коллекторы и трубопроводы имеют хорошую теплоизоляцию, уменьшающие потери энергии.

Рисунок Принцип работы фотоэлектрических панелей

Рисунок Принцип работы башенной солнечной электростанции

Башенные солнечные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации. В центре станции стоит башня высотой от 18 до 24 метров (в зависимости от мощности и некоторых других параметров высота может быть больше либо меньше), на вершине которой находится резервуар с водой. Этот резервуар покрыт чёрным цветом для поглощения теплового излучения. Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая пар на турбогенератор, который находится вне башни. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты.

Гелиостат - зеркало площадью в несколько квадратных метров, закрепленное на опоре и подключённое к общей системе позиционирования. То есть, в зависимости от положения солнца, зеркало будет менять свою ориентацию в пространстве. Основная и самая трудоемкая задача - это позиционирование всех зеркал станции так, чтобы в любой момент времени все отраженные лучи от них попали на резервуар.

В ясную солнечную погоду температура в резервуаре может достигать 700 градусов. Такие температурные параметры используются на большинстве традиционных тепловых электростанций, поэтому для получения энергии используются стандартные турбины. Фактически на станциях такого типа можно получить сравнительно большой КПД (около 20%) и высокие мощности.

Одним из наиболее динамично развивающихся коммерческих видов возобновляемых источников энергии является ветроэнергетика. В настоящее время установленная мощность ветроэлектростанции составляет более 60 000 МВт, или 1,5% мировой генерирующей мощности.

Основным рабочим органом ветродвигателя ветроустановки (ВЭУ) является ветроколесо, принимающая на себя энергию ветра и преобразующие ее в механическую энергию своего вращения. Ветроколесо вращается за счёт аэродинамических сил, возникающих при взаимодействии ветрового потока и лопастей. Различают быстроходные и тихоходные ветроколеса.

Классификация в зависимости от мощности может выглядеть следующим образом: малые - 0,3-5 кВт, средние - 10-20 кВт, большие - 20 кВт и более. При выборе конструкции и места станции берется во внимание сложность природы ветра, связанной, прежде всего с непредсказуемостью направления и частотной пульсацией скорости ветрового потока.

В зависимости от ориентации оси вращения рабочего органа ветродвигатели делается на на горизонтально-осевые и вертикально-осевые.

Горизонтально-осевые ветродвигатели, это такие. у которых ось вращения ветроколеса расположено вдоль направления ветрового потока. Для нормальной работы такие виды двигателей требуют установки плоскости вращения ветроколеса перпендикулярно вектору скорости ветра.

Вертикально-осевые имеют ось вращения рабочего органа, расположенную вертикально относительно горизонтальной плоскости. Для таких устройств не требуется установка на ветер.



Рисунок Горизонтально-осевой ветрогенератор

3.1.2 Водоснабжение

Для улучшения общей экологической ситуации в мире, специалисты предлагают совершенствовать системы водоснабжения по следующим основным направлениям [34]:

- экономное использование воды за счёт совершенствования систем водоснабжения и водопотребления;

- сбор, очистка и использование дождевой воды;

- рециклинг воды.

Важным резервом улучшения водоснабжения является совершенствование систем водоснабжения и водопотребления. При этом удаётся снизить потребление воды на одного человека в 2-3 раза при сохранении всех тех удобств, которыми мы сегодня привыкли пользоваться. Уровень водопотребления в городе Алматы, например, составляет 400 л на человека в сутки. В Германии современные рекомендуемые нормы водопотребления снижены до 150-170 л в сутки на человека [34]. Уменьшение здесь становится возможным за счёт использования:

- усовершенствованной водозапорной арматуры, исключающей непредусмотренную утечку воды;

- экономичных смывных бачков в туалетах, требующих 2-3 л воды вместо 8-10 л в обычных бачках;

- усовершенствованных стиральных, посудомоечных машин и т. д.

По подсчётам специалистов человеку за день в среднем требуется 70 л питьевой воды и 75 л технической воды (непосредственно на питье и пищу уходит всего 5 л). Таким образом, половина потребляемой воды может не доводится до питьевой кондиции и использоваться в состоянии средней степени очистки. Для снабжения технической водой с успехом может использоваться собранная и подготовленная соответствующим образом дождевая вода. Работы в этом направлении ведутся в некоторых странах Европы. Развитие децентрализованных систем сбора и потребления дождевой воды, например, субсидируются в Германии, Швеции [34].

В исследованиях Берлинского технологического университета удалось выяснить, что уровень загрязнения микроорганизмами в дождевой воде во многих случаях удовлетворяет требованиям к питьевой воде. Такая вода становится пригодна для технических нужд, пройдя, предварительно, через простейшую очистку в отстойниках. Она может использоваться, например, в туалетах, в прачечных, при уборке помещений, мойке машин, поливе растений и т. д. В основном её сбор осуществляется на крышах зданий. Но есть системы, собирающие дождевую воду с уровня земли.

Использование дождевой воды не только позволяет сократить потребности в питьевой воде из централизованных систем, но и снизить нагрузку на ливневую канализацию и очистные сооружения.

Элементы системы сбора и использования дождевой воды могут выполнять, помимо чисто технических, ещё рекреационные функции, служить привлекательным местом отдыха для населения. Так, например, в жилом районе Эколония, Нидерланды, накопительный пруд служит местом игр детей, отдыха взрослых. Здесь же силами жильцов разводят рыб и полезные растения. Подобные водные системы могут значительно обогатить эстетику жилых пространств.



Рисунок Схема устройства накопителного пруда

Рисунок Схема устройства системы сбора ливнеыой воды

3.1.3 Строительные материалы

Одним из важнейших факторов при строительстве экопоселения является выбор строительных материалов. Правильно подобранные строительные материалы могут уменьшить негативное воздействие на окружающую среду. К экостроительству предъявляются следующие критерии:

- снижать материалоемкость объектов строительства;

- уменьшать энергозатраты на полный цикл использования строительных материалов;

- увеличивать степень рециклинга;

- использовать простые строительные конструкции, упрощать конструктивные детали;

- снижать различность материалов в строительных конструкциях;

- выбирать долговечные материалы.

Использование строительных материалов значительно влияет на качество среды проживания, особенно во внутренних помещениях зданий. Исходя из принципов строительной биологии предлагается, чтобы строительные материалы и мебель отвечали следующим требованиям [34]:

- состояли из натуральных материалов или близких к натуральным составам;

- не выделяли токсичных газов, частиц, вредных для здоровья;

- имели нейтральный или приятный запах;

- поддерживали комнатную влажность в психологически приемлемом диапазоне;

- создавали нейтральную электрическую атмосферу (не создавали электростатических зарядов);

- имели хорошие акустические свойства;

- не обусловливали больших изменений естественного магнитного поля;

- были способны к рециклингу;

- не обусловливали сверхэксплуатацию природных ресурсов;

- были термально сбалансированы.

С точки зрения устойчивого развития предлагается также оценивать материалы по энергопотреблению в течение всего их жизненного цикла. Как отмечают специалисты, величина потребляемой энергии уже стала основным ценообразующим фактором и её стоимость непрерывно растёт. Прогноз на сохранение этой тенденции в дальнейшей перспективе гарантирует правильность оценок эффективности проектов по величине потребляемой энергии, включая утилизацию элементов зданий после окончания срока их службы.

Затраты энергии на строительство дома могут быть существенно уменьшены при оптимальном проектировании и выборе материалов. Оптимум может быть найден при тщательном и строгом анализе эффективности принятых решений на всех стадиях использования материала:

- добычи сырья;

- производства строительных материалов и конструкций;

- транспортировки;

- производства строительных работ;

- поддержании в рабочем состоянии и ремонте в процессе эксплуатации здания;

- разборки здания и размещения отходов после окончания его эксплуатации;

- переработки строительных материалов для вторичного использования.

Эти стадии образуют полный жизненный цикл строительного материала. Мерилом воздействия на окружающую среду при оценке и выборе строительного материала может служить, в этом случае, величина энергии, необходимой для обеспечения полного жизненного цикла материала.

Исходя из всех перечисленных выше критериев можно заключить, что многие материалы, используемые в современной строительной индустрии, не отвечают требованиям экономичности и устойчивого развития. Так отмечается, что в XX в. развилась тенденция преимущественного использования в строительстве стали, цемента, алюминия и пластиков, благодаря быстрому опережающему развитию энергетики на основе органических топлив. Относительная дешевизна энергии в развитых странах привела к расточительному её использованию и распространению энергоемких технологий, а следовательно, к повышению загрязнённости окружающей среды. Мировой энергетический кризис заставляет сегодня правительства многих стран пересмотреть эту политику. Поэтому в строительстве предлагается ориентироваться на широкое использование материалов с низкой и средней энергоёмкостью производства (таблица 1).

Таблица 1. Затраты энергии на производство основных строительных материалов по группам уровня потребления [35]

Материал	Энергия для производства, гДж/т
Низкая энергоёмкость
Песок	< 0,5
Зола-унос	< 0,5
Грунт	< 0,5
Средняя энергоёмкость
Древесина	0,1-5
Силикатный кирпич	0,8-1,2
Бетон	0,8-1,5
Бетонные блоки	0,8-3,5
Гипс	1-4
Кирпич и глиняная черепица	2-7
Сборный бетон заводского изготовл.	1,5-8
Известь	3-5
Высокая энергоёмкость
Цемент	5-8
Гипсовая штукатурка	8-10
Стекло	15-25
Олово, цинк	30-60
Очень высокая энергоёмкость
Пластмассы	50-100
Медь	100
Нержавеющая сталь	100
Алюминий	200-250

На величину энергоёмкости жизненного цикла материала большое влияние оказывает удалённость места производства от мест добычи сырья и применения произведённого материала. Предпочтение, в этом случае, должно отдаваться естественным материалам местного производства, как имеющим более низкую энергоёмкость жизненного цикла, требующим меньше затрат на транспортировку и более соответствующим местным традициям, “духу” местности. Были определены энергозатраты на строительство домов, построенных из местных материалов и промышленно изготовленных и привозных [35]:

Промышленно изготовленный дом - 1583 мДж/м2;

Частичного промышленного изготовления дом - 1314 мДж/м2;

Изготовленный из местных материалов - 590 мДж/м2

Сравнение этих вариантов показывает, что разница энергозатрат между домом промышленного изготовления и построенного из местных материалов оказалась почти 3 кратной.

Полные затраты энергии включают, помимо прочих, затраты на разборку дома, транспортировку и утилизацию строительных материалов после окончания срока их службы. С этих позиций больше энергии требуется на разборку железобетонных и монолитных бетонных конструкций. Более предпочтительны конструкции, выкладываемые из отдельных кирпичей или блоков на растворе. Отмечается, что естественные материалы, которые используются без существенной промышленной обработки, не требуют, как правило больших затрат энергии в процессе своей утилизации.

Таким образом, с энергетической точки зрения строительство малоэтажных домов простой конструкции из местных строительных материалов в несколько раз выгоднее, чем многоэтажных домов промышленного изготовления. Такие дома более соответствуют принципам устойчивого развития.

Для строительства энергоэффективных и экологичных зданий рекомендуется применять следущие материалы:

- дерево: материал с учётом высоких прочностных и гигиенических характеристик соответствует критериям устойчивого развития при условии организации всех стадий жизненного цикла, включая восстановление запасов древесины;

- ячеистые бетоны. теплоэффективный материал, также отвечает требованиям устойчивого развития;

- кирпич обожжённый и необожженный (грунтоблоки) - легкоутилизируемый материал;

- естественный камень обладает минимальной энергией полного жизненного цикла благодаря своей долговечности;

- грунт: землебитные стены либо из грунта, либо из блоков. Землебитные стены исключительно прочны и долговечны. Со временем стена набирает прочность 100-120 кг/см2;

- растительные материалы: солома, камыш, тростник. Обеспечивают долговечность до 100 лет при защите от намокания. В США готовятся госстандарты на строительство домов из пресованной соломы. Характеристики соломы позволяют строить из неё сверхэффективные дома (по теплоэффективности, гигиеничности, стоимости). Легко утилизируется после использования. Соответствует принципам устойчивого развития.

- утеплители: искусственные (стекловаты, минваты, пенополиуретан и т. д.) по величине энергии на единицу теплового сопротивления сравнимы с деревом и много меньше газо-пенобетонов; естественные утеплители (пробка, целлюлоза, лён, хлопок, шерсть и панели из них на естественных связующих) гигиеничны, легко утилизируются.

3.2 Концептуальная модель экопоселения в степных районах Алматинской области

Данная модель экопоселения разработана для степных районов Алматинской области и находится предположительно в северной ее части, на южном берегу водохранилища Капчагай (Рисунок 75). Рельеф данной местности преимущественно равнинный, и имеет слабо - наклонный характер, что дало возможность свободной, не зависящей от перепадов высот, планировки города.

Рисунок Предлагаемое расположение экопоселения в степном районе Алматинской области

За основу планировочной структуры города был взят образ солнцеголового человека, изображения которого были найдены на территории урочища Тамгалы - Тас, находящегося вдоль реки Или, питающей капчагайское водохранилище. Помимо того, что композиция планировочной структуры поселения имеет символическую связь со своим географическим положением, она также символизирует гармоничное взаимодействие между древним человеком и природой.

Данная композиция соответствует радиально-кольцевой планировке, где главные улицы направлены от центра к периферии и соединены между собой кольцевыми улицами. Что обеспечивает доступность центра поселения и равномерную удаленность от противоположных концов жилой зоны. Кольцевые дороги, как бы опоясывают каждую из функциональных зон этой модели, тем самым образуя четкую структурированную планировку поселения.

Описываемую модель экопоселения условно можно разделить на ядро, и пять радиусов, каждый из которых составляет определенную зону:

- парковая зона;

- общественный центр;

- жилая зона;

- зона научно-внедренческого центра;

- санитарно - защитная зона;

- производственная (аграрная) зона.

А также более мелкие зоны не образующие:

- зона логистического центра;

- транспортно пересадочный узел;

- зона производства альтернативной энергии.



Рисунок Схема экопоселения

Композиционным центром поселения является парковая зона, она же и ядро, от которого отходят основные улицы. Парк планируется организовать по принципу многофункционального парка. Планировочная структура парка - кольцевая с объединяющим открытым пространством в центре - прудом.

Рисунок Планировочная структура парка

Диаметр площади парка составляет 400 м (12 га). Парковая зона может служить площадкой для культурных мероприятий под открытым небом, таких как выставки, экофестивали и т.д

Первый радиус, опоясывающий ядро, образует общественный центр поселения. В нем расположены: административный центр, школы, детские сады, зоны дополнительной рекреации, спортивный центр, площадь, аграрный институт и многофункциональный центр, с торговыми рядами, магазинами, почтовым отделением и центрами обслуживания населения. Находясь максимально близко к географическому центру поселения общественная зона отдалена от жилой зоны не более чем на полкилометра. Это позволяет сократить использование транспорта и формирует пространства для пеших прогулок.

Вдоль всех дорог имеются тротуары и велодорожки, которые отделены зелеными насаждениями от проезжей части.

Второй радиус состоит из жилой зоны и зоны дополнительной рекреации. В жилой зоне находится 64 дуплексных дома с приусадебными участками. Дома разработаны по принципу пассивного дома:

- территория по периметру имеет зеленые насаждения, что защищает от воздействия сильных - ветров зимой и палящего солнца - летом, а также обеспечивает уединенность;

- фасад здания имеет большой процент остекления с южной стороны, и практически не имеет окон с северной и восточной сторон;

- на протяжении всего южного фасада, устроен зимний сад, который помогает аккумулировать тепло от солнца в зимнее время года, а в летнее время быть своеобразным буфером, и защищать от перегрева;

- использование экологичных материалов при строительстве дома. Каркас дома - вторично использованное дерево, а заполнение глино-соломенными блоками. Сегодня технология соломенного домостроения или strawbale-house набирает популярность в строительной практике по всему миру. Такая технология отвечает требованиям экологического строения: экологичность, экономичность, долговечность, вторичная переработка биосырья, хорошие тепло - шумоизоляционные свойства. так как солома, это естественный материал, обладающий уникальными теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами.



Рисунок Схема устройства каркасного дома с заполнением глинн-соломенными блоками

В плане имея г-образную форму, 2 дома образует внутренний дворик. Это создает оболочку, защищающую от воздействия неблагоприятных климатических условий - сильного восточного ветра, типичного для данной местности. Данный тип дома относится к атриумным домам. Основным принципом такого дома является расположение жилых помещений вокруг внутреннего дворика (атриума). При атриумной планировке не все окна выходят на юг, внутренний дворик задерживает воздух, который затем нагревается солнцем, что приводит к значительному энергосбережению. А также обеспечивает естественную вентиляцию, что существенно снижает использование кондиционера. Кроме того, созданный атриум посредством объединения 2 х домов, способствует “живому” общению людей.

Третий радиус включает в себя зону научно-внедренческого центра, а также зону плодовых садов. Зона научно внедренческого центра по пермакультуре и разработке альтернативных источников энергии, вспомогательных сооружений: теплицы, грядки, колоды для пчел, севооборотные выгулы для кур, загон с кормовыми посадками для выпаса молочных коз, беседки и т.д. Дождевая вода собирается с крыш и используется для технических целей и в качестве питья для животных и полива.

Четвертый радиус представляет собой санитарно - защитную зону, образованную за счет лесополосы, которая отделяет вышеперечисленные зоны от полей.

Пятым радиусом является аграрная зона (производственная). В основе сельского хозяйства экопоселения лежит метод пермакультуры. Пермакультурный подход в сельском хозяйстве достаточно частая практика при поселениях. Данный метод уникален тем, что базируется на создании максимально приближенных к дикой природе условий произрастания растений. Пермакультурное сельское хозяйство создается на основе следующих принципов:

- выбор площадки вблизи имеющихся водоемов;

- использование принципов органического земледелия, таких как поверхностное рыхление;

- обработка почвы микроорганизмами;

Кроме того, необходимо постоянно проводить исследования в этой области, для того чтобы улучшить качество и количество выращиваемой продукции. Так как в зоне расположения экопоселения достаточно скудная растительность, большое внимание планируется уделить образованию зеленых рекреационных зон, и озеленению территории. Это поможет не только создать визуально комфортные условия для проживания, но и обеспечить необходимую защиту от сильных ветров, господствующих здесь. Помимо этого, деревья способствуют улучшению микроклимата в засушливых районах, каким является выбранный участок. В год тут выпадает всего около 110 мм осадков. Лесопосадки восстанавливают пересохшие ручьи, а также полноводность крупных рек. Корневая система деревьев, может служить в качестве фильтра, через которые проходят грунтовые воды и попадают, в данном случае, в водохранилище.

Так как местность, на которой расположена данная модель экопоселения обладает достаточно высоким солнечным и ветровым потенциалом, за пределами последнего радиуса установлены коммерческая башенная солнечная электростанция и ферма ветрогенераторов. Таким образом, данная модель экопоселения является автономной, но использует единую сеть энергообеспечения.

3.3 Концептуальная модель экопоселения в предгорных районах Алматинской области

Вторая модель экопоселения разработана для предгорных районов Алматинской области и находится предположительно южнее поселка Джандосов, вдоль горной реки (Рисунок 83). Рельеф данной местности горный с перепадами высот, что явилось основой для планировки и зонирования поселения.

Рисунок Предлагаемое расположение экопоселения в предгорном районе Алматинской области

Так как планировочная структура поселения привязана к рельефу местности, было решено выбрать линейную архитектурно планировочную структуру. С точки зрения возможности перспективного территориально- пространственного развития и интеграции в окружающий ландшафт экопоселения можно охарактеризовать как открытую структуру. Так как ветровые потоки в данной местности достаточно слабые, нет необходимости создавать замкнутые структуры, защищающие воздействия природно климатических факторов, будь то ветровые потоки или солнечное излучение. Наоборот, подобная структура не препятствует горно-долинной циркуляции, обеспечивает хорошую проветриваемость и благоприятно влияет на климат и экологическое состояние поселения. Также постоянные ветровые потоки дают возможность работе вертикально-осевым ветрогенераторам, работающих от слабых ветров.

Функциональные зоны располагаются вдоль ущелья, в низине которого протекает небольшая река. В целом данная модель экопоселения имеет следующие зоны:

- парковая зона;

- общественный центр;

- жилая зона;

- зона научно-внедренческого центра;

- санитарно - защитная зона;

- производственная (аграрная ) зона.

- зона производства альтернативной энергии.

Рисунок Модель экопоселения

Общественный центр включает в себя здания социального обслуживания, детские сад и школу, главную площадь, административное здание, спортивный центр, прогулочную зону, больницу с поликлиникой а также многофункциональный центр и торговые ряды.

Прогулочная зона, образована за счет благоустройства русла реки. Она является также зоной дополнительной рекреации, стоит заметить, что при благоустройстве набережной, направления речного потока не было изменено. Формирование небольших каскадов, дает возможность для устройства маломощных гидроэлектростанций. Вырабатываемая на ГЭС энергия может быть использована при освещении дорог и тротуаров.

Аналогично первой модели, в данном экопоселении большое внимание уделяется озеленению территории, созданию плодовых садов, хвойных лесов, парков, скверов и т.д. Деревья способны не только очищать воду, которая в итоге попадает в реку, сохранять влагу в засушливое время года и баланс воды в реке в период таяния снега и проливных дождей, но и укреплять склоны. Зеленые зоны планируется формировать вокруг всех функциональных зон.

Основная часть жилой зоны расположена выше зоны общественного центра. Участки под дома расположены таким образом, чтобы при подготовке площадки под строительство дома, минимально воздействовать на первоначальны ландшафт. В неблагоприятной зоне, как правило располагаемой на резких перепадах рельефа, опоясываемой жилыми домами, располагаются парки. Таким образом, каждый дом, имеет рядом с собой или благоустроенный парк, или лес.

Жилые дома формируются по принципу энергоэффективного дома, с оранжереей, ориентированной на юг. Оранжерея устроенная на всю высоту дома, позволяет поддерживать комфортную температуру внутри дома на протяжении всего года. Зимой нагретый в оранжерее воздух аккумулируется в теплообменниках, после чего поступает непосредственно в жилые помещения. Северная часть дома находятся под землей, здесь расположены подсобные , не жилые помещения.

Солнечные коллекторы служат для горячего водоснабжения, а для получения электроэнергии установлены вертикально-осевые ветрогенераторы работающие от слабых ветров и фотоэлектрические панели.

Вся сточная вода, использованная для гигиенических нужд, после фильтрации используется вторично для полива многочисленных растений. Остеклённый наподобие оранжереи дом имеет по одной крытой террасе на первом и втором этаже, кровля дома озеленена.

Выводы по третьей главе

Таким образом были определены текущие пробелы в сфере инновационного развития в РК. А применение прогрессивных технологий поможет в развитии сразу нескольких отраслей. Также здесь необходимо отметить, что создание экопоселений рационально с использованием инновационных технологий, таких как:

- солнечные коллекторы;

- фотоэлектрические панели;

- биогазовые установки;

- ветрогенераторы и пр.

Оптимизируя энергообеспечение можно внести существенный вклад в экологическую обстановку региона. До 40% всей производимой энергии потребляет жилищный сектор. Поэтому от совершенствования архитектурно-строительных решений и систем энергоснабжения городов во многом будет зависеть качество городской среды и состояние среды планеты в целом. Использование качественного теплоизоляционного материала, рационального планирования, а также применение современных технологий, таких как система рекуперации, грунтовые теплообменники, солнечные электростанции и т.д. позволяет снизить энергетическую нагрузку на отопление здания до 20-40%.

Следующее направление, на которое необходимо обратить внимание - водоснабжение. Современные необходимые и достаточные нормы водопотребления составляют до 150-170 л в сутки на человека. При этом половина потребляемой воды может не доводится до питьевой кондиции и использоваться в состоянии средней степени очистки. Для снабжения технической водой с успехом может использоваться собранная и подготовленная соответствующим образом дождевая вода. Такая вода становится пригодна для технических нужд, пройдя, предварительно, через простейшую очистку в отстойниках. Она может использоваться, например, в туалетах, в прачечных, при уборке помещений, мойке машин, поливе растений и т. д. В основном её сбор осуществляется на крышах зданий. Но есть системы, собирающие дождевую воду с уровня земли.

Использование дождевой воды не только позволяет сократить потребности в питьевой воде из централизованных систем, но и снизить нагрузку на ливневую канализацию и очистные сооружения.

Еще одним из основных факторов при строительстве экопоселения является выбор строительных материалов. Затраты энергии на строительство дома могут быть существенно уменьшены при оптимальном проектировании и выборе материалов. Рекомендуется применять следущие материалы:

- дерево;

- ячеистые бетоны;

- кирпич обожжённый и необожженный (грунтоблоки);

- естественный камень;

- грунт;

- растительные материалы: солома, камыш, тростник;

- утеплители: искусственные (стекловаты, минваты, пенополиуретан и т. д.).

С учетом всего вышеизложенного, автором были предложены две модели экопоселения в степном районе и предгорном районе Алматинской области, соответствующие современным экологичным и энергоэффективным технологиям.

В ходе разработки моделей и анализа зарубежного опыта было выявлено, что наиболее подходящая архитектурно-лпнировочная структура для экопоселения в степном районе является радиально-кольцевая, а для предгорной местности - линейная.

Также для модели экопоселения в степном районе Алматинской области целесообразно использовать башенные солнечные электростанции и фермы ветрогенераторов, работающих от сильных ветров, так как данная территория имеет большой потенциал солнечной радиации и ветровых потоков.

А для модели экопоселения в предгорном районе имеет смысл устанавливать солнечные коллекторы, фотоэлектрические панели и вертикально-осевые ветрогенераторы, работающие от слабых ветров для каждого дома (здания) отдельно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В процессе исследования были изучены исторические предпосылки, приведшие к необходимости создания качественно новой модели развития городов и поселений.

Население планеты резко увеличивается, об этом свидетельствуют результаты описи населения. Если еще в 2000 году население планеты составляло 6 070 581 000, то уже через 13 лет число жителей земли перевалило за семь миллиардов человек. Вместе со стремительным ростом населения, увеличивается процент городских жителей, и соответственно границ города. Анализируя историю развития поселений и городов очевидным фактом является более экологичное и гармоничное существование человека в доиндустриальный период. Учет региональных особенностей при строительстве жилища, поселений, городов было неотъемлемой частью устройства быта человека. К примеру, в Британии для выбора площадки под строительство дома приглашался друид, а в античной Греции, невозможно было строительство дома, затеняющего уже существующий дом, без разрешения владельца. Число населения планеты в на тот период составляло 7-20 млн человек.

С резким приростом населения, стал вопрос об обеспечении жителей земли продуктами питания, вследствие чего наступила следующая, промежуточная эпоха - аграрная эпоха, чье влияние на экологическое состояние нельзя не заметить. В этот период основные усилия были направлены на сельское хозяйство. Появилась необходимость в создании большего количества полей для выпаса скота и посева зерновых культур. Итогом явилось обеднение флоры и фауны, усиление эрозии, снижение уровня грунтовых вод и т. д.

В индустриальную эпоху число населения планеты перевалило за миллиард, жизнь стала комфортнее и безопаснее, вследствие чего общество пересмотрело свои приоритеты. И стало развиваться по пути накопления материальных благ. Типичное жилье индустриального города и процесс строительства можно охарактеризовать следующим образом:

- антиэкологичные строительные материалы;

- сложные строительные технологии;

- большие затраты материальных, энергетических ресурсов на производство и транспортировку строительных материалов;

- значительно изменение существующего природного ландшафта.

Все эти процессы негативно влияют на экологию города и способствуют вырождению населения.

В постиндустриальный период, люди стали осознавать негативное влияние промышленных заводов на экологическое состояние города, поэтому все вредные предприятия стали вытеснять на периферию. А более развитые страны перенесли все производство на территорию стран третьего мира, где менее жесткие законы по охране окружающей среды, тем самым решив проблему экологии частично и половинчато, но не глобально.

Все эти этапы в истории повлияли на формирование новой модели развития цивилизации - устойчивое развитие. Основными принципами которого является:

- необходимость в удовлетворении всех человеческих нужд, при этом не лишая будущее поколение возможности жить не ограничивая себя;

- согласование образа жизни с экологическим резервом региона;

- некоторые ограничения в использовании потенциала экосистемы. связанные со способностью окружающей среды справляться с последствиями человеческой деятельности

Постепенно по всему миру начали формироваться поселения, жители которых имели одинаковые объединяющие ценности, в первую очередь желание вернуться к гармоничному сосуществованию с природой, жить не нанося вред экологии. Вместе с этим была учреждена Всемирная сеть экопоселений, чьей целью была поддержка поселений, развивающихся по принципам устойчивого развития -экопоселений.

2. Обзор международного опыта строительства экопоселений и изучение базы GEN, позволило выявить некоторую закономерность и разделить экопоселения на типы. Анализируя отечественный и Российский опыт можно сделать вывод, что типология экопоселений на территории России в основном базируется на миссии и объединяющих ценностях. Руководствуясь этими принципами можно выделить следующие группы экопоселений:

- традиционные экопоселения;

- поселения родовых поместий;

- социальные поселения;

- профильные поселения;

- религиозные поселения.

В то время как Всемирная сеть экопоселений, структурировала свой список, руководствуясь не только принципами и целью, а также размером и сферой деятельности поселений. GEN выделяет следующие группы:

- экогорода ;

- сельские экопоселения;

- пермакультурные экопоселения;

- изменяющиеся города;

- образовательные центры;

- центры экотуризма.

3. Изучение мирового опыта в устройстве экопоселений и сравнительный анализ существующих экопоселений позволил выявить следующие выводы. Численность экопоселения может колебаться от 10 до 2000 человек в зависимости от площади занимаемой поселением. Но практика показывает, что если количество поселенцев превышает 500 человек, то поселение становится менее экологичным и более бюрократизированным.

Различные экопоселения имею различные объединяющие ценности, цели и миссии, но принципы развития поселений схожи. Например: устойчивое земледелие, устойчивое лесопользование, минимизация энергопотребления, ведение здорового образа жизни, производство экологически чистых продуктов питания.

Система планировочных структур разнообразна, но в большинстве случаев планировочные схемы экопоселений можно классифицировать на:

- радиально-кольцевую;

- радиально-спиралевидную;

- компактную с октагональной сеткой улиц;

- линейную.

4. В то время как анализ поселений на территории Республики Казахстан показал, что развитие экопоселений происходит в основном в радиусе воздействия крупных городов, в частности на территории Алматинской агломерации. Развитие экопоселений в Алматинской области, это не единичное явление, а итог всех социально - экономических и экологических процессов, происходящих в черте мегаполиса и его области.

Экопоселения на территории Алматинской области создаются спонтанно, не имея архитектурно-градостроительной концепции, и больше похожи на отдельно стоящие хутора. Исключением является экопоселение Алмарай, в градостроительной планировке которого можно проследить компактно -модульную систему, с делением территории по сетке, на прямоугольные участки площадью около одного гектара.

...