Доцільність комплексного підходу до запровадження енергозберігаючих технологій при реконструкції, реновації та ревіталізації капітальних будівель

Размещено на http://www.allbest.ru/

Доцільність комплексного підходу до запровадження енергозберігаючих технологій при реконструкції, реновації та ревіталізації капітальних будівель

Роздорожнюк Олена Ярославівна

доцент, кандидат архітектури,

доцент кафедри архітектурних конструкцій

Національна академія образотворчого мистецтва і архітектури, Україна

Постановка проблеми

Нагальною комплексною містобудівною проблемою на сьогодні є визначення перспектив подальшого розвитку й реконструкції як великих промислових міст так і окремих будівель різного призначення. Наразі проблема енергозбереження в Україні потребує комплексної модернізації всіх її складових.

Підвищення ефективності енергетичної інфраструктури може здійснюватися:

• за окремими технологіями,

• по об'єктах,

• за системою загалом.

Сьогодні, як ніколи, архітектурне проектування та інженерія тісно пов'язані один з одним. Щоб реалізувати високоякісну середовище проживання, ми повинні враховувати безліч факторів - комфорт, зручність, краса, передові будівельні матеріали і технології будівництва, сучасні стандарти комунікацій і обладнання. А також зниження енергоспоживання [1, с. 2].

На сьогодні стан існуючої забудови в Україні з позиції споживання енергії призводить до марного використання енергоносіїв. Певно, що питання енергозбереження у процесі експлуатації будівель на сьогодні актуальні як ніколи [2, с. 51].

Бар'єри на шляху розвитку енергоефективності:

1. ринкові

2. фінансові

3. інформаційні

4. регуляторні

5. інституціональні

6. технічні [2, с. 50].

Аналіз останніх досліджень та публікацій.

Проектуванню енергоефективних будинків присвячені роботи М.М.Бродач, А.Н.Дмитрієва, Т.А.Маркуса, Е.Н.Морриса, В.Л.Мартинова, Т.О.Кащенко, М.П.Селіванова, Ю.А.Табунщикова, Н.В.Шилкіна [4; 5; 9]. Енергое - фективні будівлі як новий напрямок в експериментальному будівництві з'явилисяпісля світової енергетичної кризи 1974 року. Вони стали відповіддю на критику спеціалістів Міжнародної енергетичної ефективності (МІРЕК) ООН про те, що сучасні будівлі мають великі резерви підвищення їх теплової ефективності, але науковці недостатньо вивчили особливості формування їх теплового режиму, а проектувальники не вміють оптимізовувати потоки тепла в огородженнях і будівлях. У тій же доповіді фахівців МІРЕК була сформульована головна ідея економії енергії: енергоресурси можуть бути використані більш ефективно завдяки застосуванню заходів, які здійснені технічно, обґрунтовані економічно, а також прийнятні з екологічного та соціального поглядів, тобто викликає мінімум змін звичного способу життя [3, с. 2].

Мета статті.

Енергоефективність - це не просто використання ресурсозберігальних технологій, рекуперації, встановлення, наприклад, енергоефективних вікон, утеплення стін. Це - комплексний підхід від етапу проектування до введення в дію та експлуатації об'єкта. А також подальшої його експлуатації.

Отже метою цієї статті є всесторонній комплексний огляд існуючих у світу енергоефективних технологій. А також обгрунтування необхідності їх використання як у новому будівництва, так і при рестврації, реновації та ревіталізації вже існуючих споруд.

Виклад основного матеріалу

Курс на енергоефективність вказує перспективні напрями розвитку інновацій, розширює можливості підприємницької діяльності у сфері енергозбереження та енергоефективності, стимулює попит на енергозберігальні продукти та технології.

* Сучасні енергозберігаючі технології.

Застосування технологій енергозбереження актуально сьогодні в усіх сферах людської життєдіяльності, але, в першу чергу - в промисловості. Саме на підтримку виробничих циклів витрачається вісімдесят відсотків енергії.

В області енергоефективності сучасних споруд найпростішим і поширеним способом є оптимізація споживання та декілька ключових енергоефективних технологічних напрямків:

- Сонячна енергія,

- Сонячні концентратори,

- Сонячні колектори,

- Енергія вітру,

- Енергія рухомої води,

- Самоочисні водні системи,

- Енергія біомас,

- Локальна переробка твердих відходів у паливо.

- Енергоефективне освітлення,

- Зелені фасади,

- Зелені покрівлі.

Розглянемо кожного з них окремо.

• Сонячна енергія.

Використання сонячної енергії здійснюється спеціальними сонячними колекторами, які встановлюються на даху будинку або монтуються в покрівлю. Такі пристрої забезпечують потребу в гарячій воді як індивідуальних будинків, так і цілих районів, а також сприяють отриманню теплової енергії в промислових цілях.

Енергія сонця може бути перетворена в електричну на спеціальних сонячних або фотоелектричних станціях, які, проте, обходяться в кілька разів дорожче, ніж традиційні установки.

На даний момент сонячну енергію використовують в основному двома методами - у вигляді теплової енергії шляхом застосування різних термосистем або за допомогою фотохімічних реакцій. Використання термосистем в основному йде за двома напрямками: для гарячого водопостачання та опалення. Установки і системи сонячного теплопостачання діляться на пасивні і активні.

У пасивних системах поглинання і акумулювання сонячної енергії здійснюється безпосередньо елементами будівельних конструкцій при використанні додаткових пристроїв або без них. У багатьох країнах для будівель характерні товсті стіни, що акумулюють енергію, і орієнтація вікон на сонячну сторону. Уже в наш час були розроблені удосконалення цієї "системи". Стіна, звернена на південь, забарвлюється в чорний колір, перед стіною розташовується засклена поверхня, а між ними залишається повітря, яке нагрівається і циркулює вздовж стіни, створюючи ефект теплої повітряної прошарку.

Активні системи засновані на використанні колекторів, пристроїв, що перетворюють сонячну енергію в тепло. Сонячні колектори можуть бути двох типів: теплова труба і певним чином змонтований теплопровід, всередині якого циркулює вода, що нагрівається сонячним випромінюванням, яке вловлює зовнішня поверхня пристрою.

• Сонячні концентратори.

Нові геліоконцентратори пропонують недороге модульне рішення з нульовим рівнем викидів, що не вимагає особливого обслуговування, його можна використовувати:

- Промислове технологічне тепло,

- Опріснення та очищення води,

- Опалення та охолодження приміщень,

- Гаряча вода,

- Вилучене виробництво електроенергії.

Сонячні концентратори давно використовують для перетворення сонячної енергії. Вони знайшли своє застосування як у найрізноманітніших СЕС, і у системах для підігріву різних теплоносіїв. Однак у більшості подібних геліоустановок є один істотний недолік - вони мають велику парусність, яка може обмежувати їх розміри, а значить і потужність, і продуктивність.

• Сонячні колектори.

Сонячний колектор (solar thermal collector) - пристрій за допомогою якого збирається теплова енергія Сонця і нагріває матеріал-теплоносій, що циркулює: воду, повітря, масло або антифриз. Сонячний колектор в основному застосовується для гарячого водопостачання та опалення приміщень.

• Енергія вітру.

Значна економія витрат може бути досягнута при використанні енергії вітру.

Для цих цілей використовуються спеціальні вітрові установки - турбіни крильчатого типу і вітродвигуни. Останні здатні без особливих хитрощів стежити за напрямком вітру, що вкрай важливо при безладних вітрових потоках.

Вітрогенератори являють собою пристрої, призначені для перетворення енергії вітру в електричну. Вітряні млини є ряд незаперечних переваг. По - перше, це повна незалежність від промислових джерел. По-друге, можливість повністю виключити роботи з проведення електролінії на віддалені об'єкти. По - третє, вітрогенератори можна використовувати спільно з живленням від електромережі та іншими джерелами енергії (дизельний генератор, геліосистема і т.д.) Крім цього, вітрогенератори істотно економлять витрати, і в той же час підвищують стабільність електропостачання.

• Енергія рухомої води.

Енергія поточних річок перетворюється в електричну за допомогою спеціальних будівель - гідроелектростанцій (ГЕС).

З цією метою може бути використана енергія не тільки рік, океанських хвиль або припливів, але і джерел, і міні-водоспадів, і ливневого водовідводу.

Стійка гідроенергетика XXI століття дуже далека від звичних образів часів індустріалізації - гігантських дамб та водосховищ, побудованих на шляху найбільших річок планети. Щоб забезпечити електроенергією невеликі поселення, ферми або окремі споруди достатньо малих річок і струмків, що не пересихають.

• Самоочисні водні системи.

Розумне використання дощової води з системами, спеціально розробленими для їж очищення - це економне рішення і корисно для навколишнього середовища.

Особливо це стосується потреб садового чи зовнішнього водопостачання, а також для змиву туалетів та пральних машин, які можуть дуже просто забезпечуватися цими системами.

Переваги очищення води, що повторно використовується:

• питна вода гігієнічним вимогам;

• повторно використовувана очищена за допомогою фільтрів вода для прийняття водних процедур не містить солей жорсткості, що не позначається негативно на шкірному покриві;

• якісна водопідготовка дозволяє пом'якшувати воду, що позитивно позначається на продуктивності та термінах експлуатації обладнання;

• у процесі повторного використання води з неї видаляється хлор та інші домішки;

• після проходження через установки зворотного осмосу або фільтри вода відповідає всім стандартам якості та безпеки, що не впливає негативно на здоров'я людей.

• Енергія біомас.

Технології, що застосовуються для отримання енергії з біомас, джерелами яких служать деревина і її відходи, торф, побутові та виробничі відходи, високоврожайні культури і рослини, широко використовуються у всьому світі. Значна економія витрат досягається за рахунок спалювання і газифікації твердих органічних відходів, піролізу (високотемпературного процесу глибокого термічного перетворення нафтової сировини в газ, багатий пропиленом, етиленом, бутадієном) і біохімічної переробки рідких відходів з подальшим отриманням біогазу або спиртів. Існують міні-електростанції, що працюють за рахунок газів, що виділяються сміттям - відходами діяльності людини. Якщо використовувати низькопотенційне тепло поверхневих шарів грунту, можна домогтися трикратної економії електричної енергії при тепловій виробленні.

Статистика показує, що середня вартість електричної енергії, яка отримана від поновлюваних і альтернативних джерел енергії, дешевше, ніж при її виробленні на звичайних атомних електростанціях (АЕС), за винятком фотоелектричних станцій.

Енергозбереження - основне питання раціонального і економного використання вже виробленої теплової та електричної енергії.

Великим потенціалом володіють котельні - найбільш поширені енергозберігаючі технології в сфері будівництва, здатні не тільки скоротити споживання енергоносіїв і витрат на обслуговування, але і підвищити ККД за рахунок переходу на більш чисте і дешеве паливо - деревину або газ. З метою економії тепла, виробленого всім, що розташовується в приміщенні, і скорочення його споживання від котельні або тепломережі використовуються системи рекурпераціі. Будинок буде вважатися абсолютно енергоефективним, якщо для підтримки в ньому комфортної температури будуть застосовані спеціальні системи теплопостачання, вентиляції і теплоізолюючі, які зведуть до

мінімуму споживання тепла.

• Локальна переробка твердих відходів у паливо.

Пристрій використовує низькотемпературний піроліз для перетворення відходів у паливо, яке можна використовувати для нагрівання води в побутових умовах.

При використанні низькотемпературного піролізу відходи перетворюються на вугілля (тверде паливо), олію, воду та синтез-газ, що очищається для ефективного нагрівання води. Простіше кажучи, автономний блок розміром зі сміттєвий кошик, підключений до водопроводу та каналізації, живиться від звичайної побутової вилки. Ця система неймовірно енергоефективна. Наприклад, кожен 1 кВт електроенергії споживається живлення пристрою, виробляє 2,5 кВт енергії тепла.

• Енергоефективне освітлення.

Відмінного енергозберігаючого ефекту можна досягти, використовуючи "розумні системи освітлення". Це дає можливість економічно і розумно керувати всіма світловими ресурсами будинку або офісу. Такі системи є безліч сенсорних і кнопкових панелей, кожна з яких запрограмована на автоматичне включення світла при появі в приміщенні людини або його відключення, коли "нікого немає вдома".

Сюди входять різні датчики і таймери для спрацьовування світильників в необхідний час. "Розумні системи освітлення" самостійно регулюють яскравість світіння ламп в залежності від часу доби, що значно економить електроенергію.

• Зелені фасади.

Зелені фасади, зелені стіни, живі стіни, вертикальне озеленення загалом є синонімами, оскільки їх суть, принципи влаштування та функціонування однакові. Тобто, це влаштування озеленення у вертикальній площині.

Переваги озеленення споруди: Коли хочеться надати фасаду нового вигляду (якщо йдеться про оновлення старого будинку), зробити більш привабливим та естетичним. Суцільна стіна зелені дасть густу тінь. Це непогане рішення для веранди, тераси або патіо поряд з будинком. Та й в кімнатах всередині буде істотно прохолодніше та затишніше під час літньої спеки.

Рослини прекрасно затримують пил, покращують мікроклімат на ділянці, виробляють кисень. Навіть на найменшій ділянці, коли нема можливості розбити клумбу, посадити дерево тощо, рослини на стіні дозволяють досягти бажаного рівню озеленення, не займаючи місця.

Зелені стіни також стануть природним звукоізолятором. В будинку стане помітно тихше, що особливо важливо, якщо поряд пролягає транспортна магістраль із пожвавленим рухом.

Ще рослини будуть служити природним дренажем, вбираючи дощову воду. Під стінами ніколи не утворюватимуться калюжі, навіть якщо господарі не влаштували додаткові водостоки.

Якщо рослини листяні - економія на кондиціонуванні в літній період.

• Зелені покрівлі.

«Зелені дахи» перетворюються з малодоступної технології в більш поширену практику в міському просторі. Експлуатовані дахи влаштовують у всьому світі не тільки на приватних віллах і котеджах, але і на торгових і офісних центрах, та інших міських будівлях.

Зелені дахи відповідають екологічним викликам сучасності, вони не тільки прикрашають місто і істотно скорочують витрати електроенергії, а іноді навіть стають джерелом здорових продуктів. У спекотну погоду зберігають прохолоду в приміщенні, а взимку є хорошими утеплювачами. Крім того, зелень на дахах очищає повітря і вбирає дощові опади.

Слід зазначити, що озеленення даху надає можливість істотної економії під час опалювального сезону. Найчастіше цього достатньо для підтримки температури, адже шар ґрунту і покрівельний пиріг і відмінно зберігають тепло у внутрішньому приміщенні. Крім того, трава на даху будинку здатна надати будівництву естетичний гарний зовнішній вигляд, вона служить джерелом кисню. Згідно з дослідженнями, 150 кв.м. зеленої покрівлі цілком достатньо для того, щоб забезпечувати необхідним киснем протягом року 100 чоловік.

Головні висновки і перспективи використання результатів дослідження

Реалізація ефективної політики підвищення енергоефективності й розвитку сфери виробництва енергоносіїв із відновлюваних джерел енергії та альтернативних видів палива надасть Україні можливість створити умови для зниження рівня енергоємності валового внутрішнього продукту, оптимізації структури енергетичного балансу держави шляхом зростання обсягів використання відновлюваних джерел енергії та альтернативних видів палива, вторинних енергоресурсів, упровадити дієвий механізм реалізації державної політики у сфері енергоефективності, відновлюваних джерел енергії та альтернативних видів палива.

Список використаних джерел

[1] Стоянович С. В., Роздорожнюк О.Я. (2021). ОСОБЛИВОСТІ АРХІТЕКТУРНОГО ПРОЕКТУВАННЯ КОТЕДЖНОЇ ЗАБУДОВИ З ВИКОРИСТАННЯМ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИХ ТЕХНОЛОГІЙ. «Globalization of scientific knowledge: international cooperation and integration of sciences », NGO European Scientific Platform (Vinnytsia, Ukraine) та LLC International Centre Corporative Management (Vienna, Austria). ISBN 978-1-63848-599, | Index Copernicus, Google Scholar, CrossRef, OUCI | CC BY 4.0, Електронній журнал «Грааль науки» (4), 620-622. Вилучено з: https://ojs.ukrlogos.in.ua/index.php/grail-of-science/article/view/12348

[2] Гайко Ю.І., Гнатченко Є.Ю., Завальний О.В., Шишкін Е.Г. (2021). Реновація промислової забудови та її адаптація до сучасного міського середовища. Харків, ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 1- 353. Вилучено з: http://eprints.kname.edu.ua/57691/1/2020%20%D0%BF%D0%B5%D1%87.%202%D0 %9C%D0%9D%20%D0%9C%D0%9E%D0%9D%D0%9E%D0%93%D0%A0%D0%90%D0 %A4%D0%98%D0%AF%20.pdf

[3] Лапа, М.В., Двоєглазова, М.В., Печонкін, І.С., & Лапа, Ю.Б. (2021). ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ БУДІВЕЛЬ. Технічні науки та технології, (1/7), 225-233. Вилучено з: http://tst.stu.cn.ua/article/view/105260

Размещено на Allbest.ru