За последние 30 лет человечество потеряло порядка 50% почв и 35% биоразнообразия планеты. Причина этому — мы сами. Именно поэтому сегодня важно задуматься о сохранении окружающей среды. К сожалению, процесс освоения технологий, направленных на восстановление экологии, идет медленно. Инженерные системы нового поколения уже способны работать на благо цивилизации, не нанося вред природе. Отечественные разработки предлагают нам различные системы обогрева, использующие возобновимое топливо, вырабатывающие электричество и тепло, и одновременно аккумулирующие эти системы. Осталось наладить коммуникации между теми, кто создает новые технологии, и теми, кто смог бы их использовать при строительстве.
Урок биоэтики
Субкультура хиппи, возникшая в 60-х годах ХХ века в США, протестовала против неправильной социальной организации общества и того, как человек относится к природе, пагубно воздействуя на природную систему всей планеты. Результатом деятельности молодежного движения в итоге стало создание специальной комиссии ООН, которая включала в себя около 2 000 экспертов, оценивших общее состояние экономики и экологии Земли, а также последствия деятельности населения планеты. На конференции в Рио-де-Жанейро 1992 года были сформулированы основные принципы и направления дальнейшего развития человечества. Но прошло 20 лет, и оказалось, что несмотря на достаточно большие усилия, на самом деле не сделано ничего.
За два десятилетия все, чего смогло достичь человечество — сформулировать свои собственные проблемы и обрисовать то будущее, к которому необходимо стремиться. Одна из целей — освоение «зеленых» технологий, которые как минимум не будут нарушать экологическую обстановку Земли.
Когда же наступит век этих самых технологий? В 1920-х годах советский ученый экономист Николай Дмитриевич Кондратьев сформулировал концепцию, согласно которой развитие современной цивилизации после промышленной революции протекает циклично и имеет 6 волн, каждая из которых несет за собой очередной качественный скачок технологического прогресса от начала механизации труда до снижения энергоемкости производства. После каждого нового витка наступает очередной уровень развития с более совершенными технологиями. Причем характерен он для каждой определенной страны, а не человечества в целом. Так, например, если развитые государства уже давно находятся на пороге шестого цикла, характеризующегося развитием нано- и биотехнологий, то Россия пока еще живет в 4 укладе, опираясь на тяжелую промышленность и нефтедобычу. Если мы пользуемся достижениями пятого цикла, например, микроэлектроникой и компьютерами, то это не значит, что сами ему соответствуем.
— У нас сейчас есть очень мощные механизмы, которые усилиями сообщества могут поднять нашу страну до соответствия 6 укладу, — заявил научный сотрудник ИТ СО РАН кандидат физико-математических наук Игорь Александрович Огородников.
Дом нового поколения
По словам ученого, первое и необходимое условие для жилья будущего — доступность. Без нее все остальное будет просто бессмысленно: эффективные технологии, переработка отходов и прочее.
— У нас в России 15 миллионов семей нуждаются в улучшении жилищных условий, — пояснил Огородников, — из них 3 миллиона жилья вовсе не имеют. По среднестатистическим подсчетам дом в 100 м2 имеет стоимость метра 29 000 руб. Получается, что решение задачи обойдется государству примерно 3,7 единицы бюджета всей страны.
Проблемы такого масштаба сейчас Россия самостоятельно преодолевать не готова. Значительная работа была проделана в советский период, когда стали появляться «хрущевки», предназначенные для массового обеспечения нуждающегося населения страны. Но и этот план зашел в тупик, хотя тогда иного пути просто не было. В 2004-2005 годах была запущена программа, которая давала возможность получения участков для индивидуального строительства. Таким образом, финансовые вложения россиян в этот сектор экономики составили 350-400 миллиардов рублей.
— Сегодня наблюдается тенденция смены технологий массового производства на миниатюризацию, как это произошло с телефонами, — пояснил исследователь. — Все это требует снижения себестоимости: использование местного сырья и автономного оборудования, которое сделает вас независимым от внешних коммунальных систем, находящихся сейчас в стагнации и даже регрессе. Когда мы говорим о доме, его нельзя отрывать от приусадебного участка, на котором наш народ традиционно производит буквально все, что нельзя не учитывать. Государство не может не обращать внимания на эту группу населения, ведь именно она сегодня помогает стране стабилизировать экономику в период кризиса.
Игорь Александрович подчеркнул, что роль государства в процессе обеспечения граждан жильем нового поколения — это ведение стимулирующей политики, в первую очередь, на законодательном уровне.
Дом, который построил ИТ СО РАН
Лаборатория проблем энергосбережения ИТ СО РАН занимается проблемами, напрямую связанными со строительной отраслью:
— Мы давно работаем над вопросом теплотехнических инструментальных обследований зданий и сооружений, уделяем внимание регенерации тепла и холода вентиляционного воздуха, а также пористым материалам, — пояснил заведующий лабораторией проблем энергосбережения ИТ СО РАН доктор технических наук Михаил Иванович Низовцев.
Результатом научных исследований стала разработка новой фасадной системы, которая способна решить достаточно острую проблему реконструкции зданий. Сегодня, по словам ученого, необходимы технологии, которые наиболее просто и качественно позволяют проводить работы по восстановлению домов. Проблема заключалась в том, чтобы разработать способ заводского производства. Фасады, которые мы видим в городах, делаются прямо на месте строительства. Это требует большое количество операций, отчего качество страдает, а сроки увеличиваются. Перед учеными стояла задача создать фасад промышленного изготовления для минимализации работ на стройплощадке. И такая система была разработана. Элементы плит 3-метровой высоты с каналами для удаления влаги привозят на место уже в готовом виде и устанавливают как на реконструируемые здания, так и на новые. Панели в настоящее время уже установлены на 15 объектах Новосибирска. Так, например, сам Институт теплофизики облицован этим материалом. Система решает и проблему теплоизоляции здания, поддерживает его внутренний микроклимат.
Что касается оконных конструкций, то это наиболее слабое место в любом здании. Они имеют в 6 раз большие тепловые потери с квадратного метра, чем с той же площади стены. Кроме того окно — система многофункциональная: обеспечивает не только теплозащиту здания, но и контакт с внешним миром и вентиляцию помещения.
— Мы исследовали вопросы, связанные с использованием тепла вентиляционного воздуха, который мы просто выбрасываем из помещения, хотя его можно использовать для того, чтобы повышать температуру остекления, возмещать тепловые потери, — пояснил Михаил Иванович.
В ИТ СО РАН в настоящее время проводятся экспериментальные исследования по разработке новых конструкций, которые позволят регулировать защитные характеристики окна, так как в весенний период высокие теплозащитные свойства от него не требуются, в связи с дополнительным поступлением солнечного излучения в помещение. Зимой же окна нового образца помогут максимально сохранить тепло.
Кроме того, усилиями ИТ СО РАН разработаны реверсные вентиляторы периодического действия для многоквартирных домов, где трудно собрать весь поток воздуха в один канал и установить генератор тепла. Принцип действия устройства основан на том, что часть времени он вращается в одном направлении, тогда воздушный поток с улицы охлаждает матрицу, а потом из помещения — на улицу, и матрица нагревается. Такая конструкция позволяет экономить до 80% тепла. Сейчас ученые занимаются усовершенствованием этого аппарата.
Повысить комфортность условий и обеспечить равномерное распределение температуры воздуха внутри помещения позволяет обогрев полов. Так нижняя часть внутреннего пространства комнаты, где собственно и находится человек, оказывается теплее.
— Мы исследуем новые конструкции: южнокорейские греющие трубки, которые изготавливаются в заводских условиях и устанавливается непосредственно в бетонную стяжку, скажем, в пол, — рассказал исследователь. — Вообще, надо отметить, что в этой стране исторически сложилось так, что отапливаются помещения посредством нагрева полов. Поэтому там это направление наиболее развито.
Михаил Иванович Низовцев отметил, что главную сложность сейчас составляет продвижение нового продукта на уже сформировавшемся рынке.
Также, по словам Игоря Александровича Огородникова, одна из ключевых проблем по внедрению новых технологий в строительстве — это неинформированность бизнеса о достижениях наших ученых и отсутствие квалифицированных строительных кадров, которых, например, в Европе — 60%, у нас же эта цифра составляет менее 10%.
Сегодня перед нашей страной стоит важнейшая задача по решению жилищной проблемы. Ученые уверены: нынешние тенденции скоро приведут к тому, что массовое строительство домов нового поколения будет обсуждаться и станет предметом обыденным.
Анна Терехова
Фото: (1, 3) — Юлия Позднякова, (2) — Екатерина Пустолякова
