3. 8. 2. Энергия

Энергетика вносит наибольший вклад в загрязнение окружающей среды планеты. 40 % всей производимой энергии потребляет жилищный сектор [2]. 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 1) энергосбережение и 2) переход на использование возобновляемых источников энергии [86]. По подсчётам экономистов затраты на энергосбережение оказываются в 4-5 раз выгоднее, чем на производство эквивалентного количества энергии. В США на отопление зданий затрачивается 25 % всей вырабатываемой энергии, в Финляндии – 29 %. Среднее потребление тепла в домах разных стран составляет [61]:

–        Россия – 425 квт.ч/м2 год;

–        Германия – 403 квт../м2 год;

–        США – 399 квт.ч/м2 год;

–        Швеция – 165 квт.ч/м2 год;

       В России, как видно, расходы энергии на отопление одни из самых высоких.
Самый первый и простой шаг по снижению энергопотребления – это уменьшение теплопотерь через окна, двери, стены, пол и потолок здания. Это направление энергосбережения активно развивается у нас и за рубежом. Благодаря совершенствованию ограждающих конструкций и ужесточению нормативных требований энергопотребление в домах Германии за последние 15 лет снизилось в 2-2,5 раза [119]. В России важным шагом в этом направлении стало принятие новых требований по повышению теплового сопротивления ограждающих конструкций зданий.

       Дальнейшим шагом по энергосбережению в зданиях будет использование:

1)      теплового зонирования помещений здания;

2)       плана и объема здания оптимальной формы;

3)       оптимальной ориентации относительно сторон света.

За счёт этих чисто архитектурных мероприятий возможно сократить потери тепла на 20-40 % [119]. Извлекая тепло из выбрасываемого через вентиляцию нагретого воздуха, можно ещё в большей степени снизить теплопотери. Для этих целей в системах принудительной вентиляции устанавливают рекуператоры тепла, возвращающие тепло из отработанного воздуха обратно в помещение.

Дома со сниженным энергопотреблением или энергоэффективные дома активно строятся за рубежом. Есть отдельные примеры строительства экспериментальных жилых домов с “нулевым” энегопотреблением, то есть обеспечивающих все свои потребности на основе собственной энергетикии от возобновляемых источников энергии.
 
В 1992 г. в Екатеринбурге был построен экспериментальный 2 этажный жилой дом, потребление тепла в котором было в 3 раза ниже общероссийских показателей. С середины 90-х гг. в Белоруссии строятся односемейные энергоэффективные дома, рассчитанные на массового застройщика [61].

       Вторым основным направлением по совершенствованию энергообспечения домов считается, как уже говорилось, использование возобновляемых источников энергии. Согласно классификации ООН к ним относятся: энергия Солнца, ветра, биомассы, приливов и разности температурных слоёв воды в океанах, геотермальная, гидравлическая и др. Доступность этих видов энергии разная, к самым распространённым из них относятся солнечная и ветровая энергии [61]. За счёт этих источников покрывается некоторая доля энергопотребления в странах Европы [119]:
 

Швеция 24 % в основном
Австрия 23,7 % за счет
Финляндия 18,3 % гидроэнергии
Франция 7,2 %  
Дания 7 % ветер, солнце, био-газ
Германия 1,9 %  
Нидерланды 1,4 %  
Англия 1 %  

Данные по состоянию на 1993 г.
 
Солнечный подогрев воды широко используется в Греции, Франции, Испании, Португалии. Например, в Солнечной деревне (Греция), состоящей из 435 блокированных домов, эксплуатируются различные виды систем использования солнечной энергии [119]. В Центральной Европе больше половины годового потребления горячей воды может быть обеспечено за счёт солнечной энергии. Расчёты российских специалистов показывают, что энергией Солнца можно покрывать в различных случаях 25-90 % потребности в отоплении [109].

Системы, использующие энергию Солнца, принято делить на две основные группы: пассивные и активные. В пассивных системах солнечные лучи нагревают элементы здания и его основания: стены, строительные конструкции, крышу, грунт под зданием. В активных системах используется подвижный теплоноситель – вода, воздух – или же происходит прямое преобразование солнечной энергии в электричество. На практике используют различные комбинации пассивных и активных систем, так, что граница между ними часто размывается. Спектр основных инженерных решений по использованию солнечной энергии показан на.
 
Использование солнечной энергии имеет хорошие перспективы в России и Сибири. Среднегодовой приход солнечной энергии на поверхность земли в разных городах страны составляет [61]:

Архангельск                   – 0,85  МВт.ч/м2 в год;
Санкт-Петербург            – 0,93;
Москва                            – 1,01;
Екатеринбург                 – 1,10;
Новосибирск                  – 1,14;
Омск                                – 1,26;
Ростов-на-Дону              – 1,29;
Астрахань                       – 1,38.
 
Как видно, сибирские города получают солнечной энергии на 15-25 % больше, чем города средней полосы России. Согласно расчётам специалистов, на поверхность 2 этажного коттеджного дома в средней полосе России солнечной энергии падает более 160 МВт.час/год, что превышает его годовую потребность даже при нынешнем расточительном уровне энергопотребления [61].
Таким образом, существует принципиальная возможность обеспечения за счёт энергии Солнца всех энергетических потребностей жилого дома. Основная проблема состоит в том, как собрать эту энергию и сохранить её в течение достаточно длительного периода.

Солнечную энергию получают при помощи различных устройств, из которых можно назвать:

–      теплицу, пристроенную к дому;
–      прозрачные теплоаккумулирующие фасады [119];
–      солнечные коллекторы различной конструкции;
–      солнечные батареи на фотоэлементах.
 
Технико-экономические показатели устройств последних двух видов достаточно высоки (табл. 3.4).
 
Таблица 3.4
Технико-экономические показатели солнцеулавливающих систем.
Данные на 1993 г. [52; 119]

Виды солнцеулавливающих
устройств
КПД,
%
Стоимость энергии,
DM/кВт.час
Фотоэлектрические батареи 10-12 1,2 – 3, 0
Солнечные коллекторы 35-50 0,3 – 0,5
Комбинированные системы
(солнечные коллектор +  фотобатарея)
 
до 60
 

 
Солнечные коллекторы широко применяются для подогрева воды в Европе. В Сибири в одном из санаториев Алтайского края на крыше гостиницы “Барнаул” функционирует коллекторная установка площадью 70 м2. С её помощью на 50 % обеспечивается нагрев воды в системе горячего водоснабжения здания. Установка действует с мая по сентябрь. В Германии при реконструкции старых и строительстве новых домов широко используется оборудование зданий солнечными коллекторами. С их помощью полностью удовлетворяется потребность в горячей воде в летние месяцы и на 50 % – в зимние. На одного жильца используется примерно 1 м2площади коллектора, установленного на крышах зданий под углом 30-45 градусов к горизонту [95, с. 49]. В 1998 г. здесь было произведено коллекторных установок площадью 420 000 м2
 
Для эффективного применения солнечной энергии в отоплении зданий требуется совместно с солнцеулавливающими устройствами использовать аккумуляторы тепла. Это особенно актуально для России и Сибири, где велики сезонные и суточные перепады температур. Как уже говорилось, всей падающей за год энергии на поверхность дома в принципе достаточно для удовлетворения его энергопотребностей. Но эта энергия поступает в течение года довольно неравномерно. Пик её приходится на летние месяцы, когда потребности в отоплении нет. Зимой же, когда необходимо отапливать здания, наблюдается минимум поступления солнечной энергии [61]. В этой ситуации необходимо накапливать энергию летом или в дневное время суток с тем, чтобы расходовать её зимой или в ночное время суток. Для этих целей служат суточные и сезонные аккумуляторы тепловой энергии.

Используются различные виды тепловых аккумуляторов, среди них водяные, грунтовые, химические (накапливающие энергию при фазовом переходе). Грунтовые аккумуляторы пока являются самыми эффективными для сезонного хранения тепла. Водяные аккумуляторы используются в основном как суточные. В качестве перспективных систем исследуются химические и водородные аккумуляторы тепловой энергии. Например, в Институте катализа СО РАН, г. Новосибирск, разрабатываются аккумуляторы, работающие на основе химически обратимых реакций, позволяющие запасать большое количество энергии на длительный срок. В водородных системах накопления тепла происходит выработка водорода за счёт солнечной энергии и накопление его в металловодородных аккумуляторах. Тепловая энергия, хранящаяся в таком виде, может быть легко использована (путём сжигания водорода) для отопления зданий, приготовления пищи, заправки водородных двигателей автомобилей. При этом отсутствуют экологически вредные последствия от сжигания водорода. Данные системы обещают быть высокоэффективными, сейчас они находятся в стадии разработки и испытаний. В целом же, пока не удалось получить достаточно эффективных в эксплуатации сезонных аккумуляторов тепла, что в некоторой степени, сдерживает развитие систем солнечного теплоснабжения. Но темпы исследований в этой области достаточно быстрые, и можно ожидать в ближайшее время появление решений и разработок, пригодных для жилищного строительства [61].
 
Для энергоэффективных домов, строящихся в условиях Сибири, требуется обеспечить достаточно высокую величину теплового сопротивления ограждающих конструкций. Согласно данным [77; 93], солнечный обогрев здания становится эффективным и окупает вложенные в него затраты, если тепловое сопротивление стен будет не менее 6 Вт/м2 град. В частности, данный показатель на 40 % выше требований нового СНиПа по строительной теплотехнике, в котором установлена норма теплового сопротивления стен не менее 3,72 Вт/м2 град. [98].
 
Другой распространенный практикой использования возобновимых источников энергии является применение ветроустановок.  В Германии доля ветроэнергии составляет 2 %  от всей производимой энергии [95]. Стоимость ветроэнергии с 1980 по 1990 гг. упала в 10 раз и в настоящее время почти сравнялась со стоимостью энергии, получаемой от ТЭЦ. К 2010 г. специалистами прогнозируется, что она будет стоить в 2 раза дешевле, чем энергия ТЭЦ [61].
Ветроресурсы особенно велики в прибрежных районах и на акваториях морей и водохранилищ.  Во многих районах России (в частности в Западной Сибири, в Барабинской степи) она имеет зимний максимум, что способствует в данном случае компенсации минимума солнечной энергии в это время года. Ветроустановки рекомендуется размещать группами, вдали от жилья, например, среди сельскохозяйственных угодий.

Комментарии материала:

Разместить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Другие материалы

Энергетика, по прогнозам специалистов, будет играть всё более весомую роль в развитии всех стран мира. По уровню потребления энергии на душу населения сегодня довольно точно оценивается уровень развития экономики и уровень доходов жителей той или иной страны. В первой четверти XXI  в. прогнозируется 50 %-й рост потребления энергии в мире [82...
Энергосбережение очень важно для улучшения окружающей среды — и в том месте, где мы живем, и на всей планете. Никто не может сделать все, но каждый может сделать что-то, но если каждый что-то делает, мы многого можем достичь вместе! Чтобы привлечь больше внимания к важности энергосбережения, SPARE объявляет Международный день энергосбережения. В...
11 августа завершил работу волонтерский палаточный лагерь «Чистая Вуокса. Река», впервые организованный на реке Вуокса.  Стоянка лагеря находилась на острове Извилистый. С 29 июля по 11 августа, в две смены, активисты движения «Чистая Вуокса» собрали со всей близлежащей акватории 15 тонн мусора, в том числе раздельного. И самостоятельно вывезли на материк более 1000 мешков. В мероприятии приняло участие более 100 человек, в том числе волонтеры не только из Санкт...
АМАК-система – это самоходный завод, предназначенный для производства зерна, овощей и различных технических культур на больших равнинных угодьях в сотни и тысячи гектаров (www.amak-sistema.ru). Земледелие на основе АМАК-систем (заводов) можно назвать «заводским», в отличие от современного «тракторного» на основе тракторов, комбайнов, автомобилей и иной земледельческой техники. Если в тракторном земледелии поле обслуживают несколько автономных устройств, которые могу...
Владимир Федорович Белоголовов продолжает делиться впечатлениями о своих поездках на Байкал. Это сладкое слово-халява. Заблудившийся автобус. В трансконтинетальном тумане. Гендерное неравенство. Покапать, это святое... Не настоящий костер.  Позвонили из совета ветеранов геологов Бурятии – предлагаем выезд на Байкал на 2 дня. Условие – взнос 500 руб. и формат -  все включено (проживание и питание). Предложение от которого нельзя отказаться.     ...
Люди– прежде всего: как собрать команду и наладить совместную деятельность. Участники общественной кампании – самый главный ее ресурс. Это могут быть ваши соседи, знакомые или вовсе незнакомые люди – любой, кого волнует та же самая проблема, что и вас, и кто готов действовать. Формирование инициативной группы, построение пусть и временной, но объединенной общими целями команды – процесс непростой. Но результат того стоит: эффективная групповая работа не только сплотит ед...
23 августа в Улан-Уде прошла торжественная церемония открытия мемориальной доски в память о Сергее Герасимовиче Шапхаеве, известном и авторитетном  экологе, защитнике Байкала, общественном деятеле,  учёном.  Доску установили на стене дома по адресу Жердева, 33а, где все последние годы проживал Сергей Геркасимович. Сергей Герасимович был  основателем и директором  общественной экологической организации «Бурятское  региональное объеди...

Материалы данного раздела

Фотогалерея

Интересные ссылки

Коллекция экологических ссылок

«Спутниковый мониторинг пожаров на Дальнем востоке России». Сервис работает на основе технологии «Геомиксер», разработанной в ИТЦ «СКАНЭКС»

«Спутниковый мониторинг пожаров на Дальнем востоке России». Сервис работает на основе технологии «Геомиксер», разработанной в ИТЦ «СКАНЭКС»

Активность на сайте

сортировать по иконкам
2 дня 23 часа назад
sarnieskalyo@gazeta.pl sarn...
sarnieskalyo@gazeta.pl sarnieskalyo@gazeta.pl аватар
Нужна помощь!

Смотрели: 6,660 |

TIKTOK Musical.ly Hack 2019 2020 AUGUST.

Web...

2 дня 23 часа назад
sarnieskalyo@gazeta.pl sarn...
sarnieskalyo@gazeta.pl sarnieskalyo@gazeta.pl аватар
Нужна помощь!

Смотрели: 6,660 |

TIKTOK Musical.ly Hack 2019 2020 AUGUST.

t...

2 дня 23 часа назад
sarnieskalyo@gazeta.pl sarn...
sarnieskalyo@gazeta.pl sarnieskalyo@gazeta.pl аватар
Нужна помощь!

Смотрели: 6,660 |

TIKTOK Musical.ly Hack 2019 2020 AUGUST.

my site...

2 дня 23 часа назад
sarnieskalyo@gazeta.pl sarn...
sarnieskalyo@gazeta.pl sarnieskalyo@gazeta.pl аватар
Нужна помощь!

Смотрели: 6,660 |

TIKTOK Musical.ly Hack 2019 2020 AUGUST.

...

2 дня 23 часа назад
sarnieskalyo@gazeta.pl sarn...
sarnieskalyo@gazeta.pl sarnieskalyo@gazeta.pl аватар
Нужна помощь!

Смотрели: 6,660 |

TIKTOK Musical.ly Hack 2019 2020 AUGUST.

...

размешен 23.08.19 | Тип: Статью

23 августа в Улан-Уде прошла торжественная церемония открытия мемориальной доски в память о ...

размешен 23.08.19 | Тип: Новость

Лето 2019 стало одним из самых сложных испытаний для сибирской тайги, но и сильным толчком для объединения людей в борбье за лес и его богатсва....

размешен 22.08.19 | Тип: Статью

11 августа завершил работу волонтерский палаточный лагерь «Чистая Вуокса. Река», впервые организованный на реке Вуокса. 

Стоянка лагеря нахо...

размешен 19.08.19 | Тип: Новость

22 августа 2019 года губернатор Новосибирской области Андрей Травников посетит завод «Балтика-Новосибирск». Целью визита станет открытие новых биологических очистных сооружений (...

размешен 16.08.19 | Тип: Статью

Краевая программа «Усынови заказник» в тесном сотрудничестве с КГБУ «...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал