Энергосберегающее энергоактивное здание

Содержание

Введение

1. Пути повышения энергоэффективности объектов строительства
2. Преимущества энергоактивных зданий. Типы зданий по энергоактивности
3. Использование возобновляемых источников энергии
4. Достоинства альтернативной энергетики

Заключение

Список использованной литературы

энергосберегающее энергоактивное здание

Введение

Влияние энергетики на экономику  можно смело отнести к числу  определяющих факторов современного общественного  развития. Энергетическая проблема представляет собой одну из ключевых технических, экономических и социальных проблем, стоящих сейчас перед человечеством. Обеспечение потребностей в энергии  влечет за собой необходимость глубокой, динамичной перестройки как самого топливно-энергетического хозяйства, так и структуры и способов потребления энергии с точки  зрения рационализации и всемерной  экономии в сфере энергопотребления, вовлечения в энергобаланс новых  и возобновляемых источников энергии, строительства и реконструкции  энергоэкономичных, а на последующих этапах - энергоактивных зданий.

Вся эта огромная работа ведется с учетом ограничивающих факторов экологического, технологического, ресурсного (включая прежде всего трудовые ресурсы) и социального характера. Например, архитектурно-планировочные проблемы необходимо решать в условиях грандиозной перестройки топливно-энергетического комплекса и сферы потребления энергии.

Совсем недавно энергобеспечение зданий за счет солнечной энергии в России считалось экономически невыгодным, тогда как за рубежом: в Канаде, Финляндии, США, Японии, Австралии, Израиле, Греции и многих других странах такие дома давно уже существовали. В связи с постоянным ростом стоимости энергоносителей в России постепенно стал расти интерес к вопросам энергосбережения и использования возобновляемых источников энергии, среди которых одним из основных является солнечная энергия.

1. Пути повышения энергоэффективности объектов строительства

Наиболее выигрышны сегодня  два пути повышения энергоэффективности объектов строительства:

• экономией энергии (снижением энергопотребления и энергопотерь, в т.ч. утилизацией энергетически ценных отходов);
• привлечением возобновляемых природных источников энергии.

Мероприятия, соответствующие  преимущественной ориентации на один из этих путей, имеют принципиальные отличия и позволяют выделить два класса энергоэффективных зданий - использующих и не использующих энергию природной среды.

Энергоэкономичные здания - не используют энергию природной среды (т.е. альтернативных источников) и обеспечивают снижение энергопотребления, большей частью, за счет усовершенствования систем их инженерного обеспечения (как наиболее "энергоемких" составляющих энергетического "каркаса" здания), конструктивных элементов, определяющих характер и интенсивность энергообмена с внешней средой (наружных ограждений, окон и т.п.), а также оптимизации архитектурных решений, направленной на сокращение энергопотерь (повышение компактности объемов, сокращение площади остекления, использование градостроительных приемов и архитектурных форм, нивелирующих отрицательные воздействия природно-антропогенных факторов внешней среды - ветра, солнца и т.п.).

Энергоактивные здания - ориентированы на эффективное использование энергетического потенциала внешней среды (природно-климатических факторов внешней среды) в целях частичного или полного (автономного) энергообеспечения посредством комплекса мероприятий, основанных на применении объемно-планировочных, ландшафтно-градостроительных, инженерно-технических, конструктивных средств, которые предполагают ориентированность пространств, архитектурных форм и технических систем на энергетические источники внешней среды (солнце, ветер, грунт и др.)

2. Преимущества энергоактивных зданий. Типы зданий по энергоактивности

Идея энергоактивных зданий явилась результатом поиска путей наиболее экономичных средств энергоснабжения объектов строительства и подразумевает достижение этой цели благодаря возможности производства энергии непосредственно на объекте, сулящей перспективу полного отказа от устройства дорогостоящих и ненадежных в эксплуатации внешних инженерных сетей (тепло-, электросетей, сетей горячего водоснабжения).

Отказ от устройства подводящих сетей, в свою очередь, означает исключение огромных потерь энергии, имеющих место  при ее транспортировке. Суммарная  величина этих и других возможных  экономических "выигрышей", соотнесенная со стоимостью необходимых для их получения мероприятий и средств, определяет в итоге целесообразную степень энергоактивности проектируемого здания. Практика показывает, что в современных условиях далеко не всегда экономически оправдано полное замещение традиционных энергоносителей возобновляемыми; в большинстве случаев это объясняется невысоким к.п.д. имеющихся сегодня технологических средств утилизации энергии природной среды при довольно значительной их стоимости. Поэтому, наиболее целесообразными признаются разнообразные комбинированные схемы энергоснабжения, сочетающие использование традиционных и одного (или нескольких) видов альтернативных средств.

Таким образом, мощность и  доступность имеющихся на месте  строительства природных и других энергетических ресурсов, характер, производительность и стоимость средств их использования  определяют целесообразную степень  энергоактивности объекта. По этому признаку различают здания:

• с малой энергоактивностью (замещение до 10% энергопоступлений);
• средней энергоактивностью (замещение 10 - 60%);
• высокой энергоактивностью (замещение более 60%);
• энергетически автономные (замещение 100%);
• с избыточной энергоактивностью (энергопоступления от природных источников превышают потребности здания и позволяют передавать излишки энергии другим потребителям).

Экспериментальное строительство 1970 - 1980-х годов показало, что экономически эффективными (по соотношению цена/ производительность), а следовательно, наиболее популярными сегодня и на видимую перспективу стали здания со средней энергоактивностью, в которых энергией возобновляемых природных источников обеспечивается от 40% до 60% общей потребности.

3. Использование возобновляемых источников энергии

К возобновляемым источникам энергии, многие из которых имеются  практически повсеместно и в  разных масштабах используются в  современном строительстве, относятся:

• энергия солнца (тепловая и световая составляющие солнечной радиации - основной первоисточник);
• геотермальная (тепло верхних слоев земной коры и массивных поверхностных форм рельефа - скал, камней и т.п.), гидротермальная (тепло грунтовых вод, открытых водоемов, горячих подземных источников) и аэротермальная энергия (тепло атмосферного воздуха) - "производные" от солнечной энергии и энергии земного ядра;
• кинетическая энергия воздушных потоков (энергия ветра - "вторая производ-ная" от солнечной энергии);
• кинетическая энергия водных потоков (энергия водопадов и морских приливов - "производные" от гравитационных сил Земли и Луны);
• энергия биомассы (растительности, органических отходов промышленных и сельскохозяйственных производств, а также жизнедеятельности животных и людей - результат биоконверсии солнечной энергии);

Например, ветровые энергетические ресурсы континентов, которые могут  быть когда-либо использованы (с учетом неизбежных потерь), оцениваются сегодня  в 40 ТВт, при этом современное энергопотребление  человечества составляет около 10 Твт. Биомасса уже сегодня обеспечивает до 13% мирового производства энергии. Однако, природные энергетические ресурсы распределены весьма неравномерно, что выражается существенными отличиями природно-климатических условий, даже в границах одного климатического района. Поэтому, в каждом конкретном случае экономическая эффективность, т.е. предпочтительность использования того или иного природного источника энергии определяется местными условиями и критериями: наличием источника в районе строительства, его мощностью (величиной возможных энергопоступлений) и размерами затрат, необходимых для технического обеспечения эксплуатации источника в данном регионе. Системы энергоснабжения зданий и населенных мест, использующие энергию природной среды, часто оказываются экономически эффективнее традиционных не только вследствие значительного снижения потребления обычных дорогостоящих топливных ресурсов, но и как более дешевые в строительстве (монтаже и эксплуатации, например, в условиях вечномерзлых грунтов, слаборазвитой или недостаточно мощной имеющейся инженерной инфраструктуры (что особенно характерно для реконструируемых густонаселенных, а также вновь осваиваемых малонаселенных мест).

4.  Достоинства альтернативной энергетики

Одним из важнейших достоинств альтернативной энергетики является ее экологичность: процесс получения энергии от возобновляемых источников не сопровождается образованием загрязняющих окружающую среду отходов, не ведет к разрушению естественных ландшафтов, практически исключает опасные для биологических субстанций аварийные ситуации, т.е. никак не угрожает экологическому равновесию экосистем. Исключение составляет использование биомассы, предполагающее получение энергии посредством традиционного сжигания твердого биотоплива-концентрата и биогаза, в результате чего образуются углекислые соединения, способствующие усилению "парникового" эффекта в атмосфере; кроме того, использование биогаза, содержащего до 70% метана, требует усиленных мер обеспечения безопасности. Сумма этих обстоятельств ставит под сомнение экологическую целесообразность широкого использования биомассы в целях производства энергии Кроме биоэнергоактивных зданий, типологический спектр которых довольно ограничен, в зависимости от принятой ориентации на использование того или иного (или нескольких одновременно) природного источника энергии различают:

• гелиоэнергоактивные здания (эффективно использующие энергию солнца);
• ветроэнергоактивные здания;
• здания, использующие гео-, гидро- и аэротермальную энергию;
• здания с комбинированным использованием различных природных источников энергии.

Заключение

Наиболее перспективным  классом современных архитектурных  объектов следует признать энергоактивные здания и комплексы, при этом объективная тенденция к полному замещению в энергобалансе зданий традиционных источников энергии альтернативными с учетом длительных (до 100 лет) сроков эксплуатации большинства капитальных зданий требует проектных решений, которые обеспечивали бы возможность наращивания энергоактивности зданий с течением времени, т.е. возможность поэтапной модернизации энергетической структуры объекта от состояния энергоэкономичности к использованию энергии природной среды пассивными, а затем и активными средствами. Экономически наиболее эффективными, а значит, пригодными к широкомасштабному использованию в массовом строительстве являются сегодня пассивные средства использования энергии природной среды, а также ветроэнергетические установки малой и средней мощности (для получения электроэнергии) и тепловые насосы, позволяющие утилизировать низкопотенциальную энергию различных сред (воздуха, грунта, водоемов и т.п.) в целях отопления и горячего водоснабжения; при этом наилучшие экономические результаты дает комбинированное использование пассивных и активных энергосистем. В современных условиях при выборе средств использования энергии природной среды решающее значение приобретают их потребительские качества - стоимость и простота эксплуатации. Наиболее прогрессивной архитектурной концепцией, опыт реализации которой демонстрирует возможность комплексного и притом высококачественного решения широкого круга экономических, экологических и социокультурных проблем, можно признать концепцию биоклиматической архитектуры.

Однако, следует отметить, что объективная необходимость полной замены традиционных энергоносителей в ближайшие 50 лет в условиях господствующей ориентации на среднюю энергоактивность новых зданий и их все еще небольшое количество в общем объеме обусловливает рост актуальности проблемы индустриализации производства энергии от возобновляемых природных источников, в частности, интеграцией в единые производственные комплексы технических систем, ориентированных на использование и традиционных, и альтернативных источников энергии.