Еще раз о нанотехнологиях в строительстве

Архитекторы любят экспериментировать с материалами. Как только новинка выходит из стен лаборатории, ее тут же используют в строительстве. Белоснежный бетон,самоочищающееся стекло, углестеклопластик – сооружения из этих материалов уже стоят в наших городах.

 Туристов, посещающих Рим, наряду с известнейшими старинными памятниками архитектуры привлекает необычное здание в духе постмодернизма – церковь Dives in Misericordia («Щедрый в милосердии»). Это белое сооружение из сборного железобетона и стекла состоит из трех изогнутых конструкций, напоминающих раковины или лепестки цветка. Церковь возведена в 2003 г. по проекту американского дизайнера Ричарда Мейера, а осуществить его замысел помогла итальянская компания Centro Technico di Gruppo. Проект церкви требовал особых технологий: ее стены должны быть белоснежными и как можно дольше сохранять свою чистоту. Для решения этих задач специалисты компании выбрали цемент, изготовленный ими по новой нанотехнологии TX Active®: в его состав входят наночастицы диоксида титана (TiO2). 

1. Ослепительную белизну церкви Dives in Misericordia в Риме обеспечивают наночастицы диоксида титана.

Благодаря фотокатализу поверхность из такого цемента может сама собой очищаться. Происходит это так: когда солнечные лучи касаются стен здания, диоксид титана, входящий в их состав, действует как катализатор и ускоряет химическую реакцию. Загрязнения самой различной природы – бактерии, споры бактерий, плесень, которыми покрыты стены любого здания, – просто разлагаются на воду, кислород и соли в присутствии катализатора. Кроме того, цемент с наночастицами сам себя моет. Известно, что практически любая твердая поверхность отталкивает воду. Степень отталкивания зависит от угла между краем капли и твердым телом. Обычно угол смачиваемости равен порядка 80 градусов. После того как солнечные лучи попадают, например, на бетонную стену дома, в состав которой входит диоксид титана, угол уменьшается до 0 градусов. В это время поверхность становится восприимчивой к смачиванию – гидрофильной, т.е. вместо образования капель вода равномерно по ней растекается. В течение последующих 1–2 дней гидрофильность сохраняется, а затем угол смачиваемости начинает постепенно увеличиваться, пока не достигнет снова 80 градусов. Поверхность становится водоотталкивающей, а накопившаяся за это время вода скатывается с нее, увлекая за собой частички грязи. Церковь, построенная из белого бетона и стекла, буквально «светится», что особенно заметно на фоне окружающих ее жилых построек 1970-х гг. Новые строительные материалы помогли воплотить в жизнь замысел Ричарда Мейера, считающего, что свет является средством, с помощью которого мы способны испытывать то, что называется божественным».

. Памятник жертвам холокоста в Берлине не покроет плесень, потому что он построен из бетонных плит с наночастицами диоксида титана.

Самоочищающийся вид цемента с диоксидом титана использовали и при строительстве памятника жертвам холокоста в Берлине в 2005 г. – множество бетонных прямоугольных плит в центре города.3. Стеклянный купол Национального театра в Пекине покрыт самоочищающейся пленкой.

Еще один экспериментальный проект – Большой национальный театр в Пекине. Его автор – француз Поль Андрё. Под сферической оболочкой из стекла и бетона расположены три самостоятельные площадки – оперный и концертный залы, театр. Здесь же находятся многочисленные выставочные павильоны, рестораны и магазины. Архитектор Андрё назвал свое детище «Городом театров». Сооружение находится посреди искусственного озера, поэтому местные жители назвали театр «Яйцом» из-за формы купола и отражения в воде. Стеклянная поверхность купола всегда прозрачна, т.к. покрыта тонкой пленкой из катализатора TiO2, благодаря которому под действием фотокатализа купол самоочищается. Через панели многослойного теплоизолирующего стекла можно наблюдать происходящее внутри.. 4. Прозрачные поручни углестеклопластикового моста в центре Сочи включают наноалмазы, а покрытие – углеродные волокна.

Новые стройматериалы испытывают и в России. К примеру, в Сочи, как подарок к будущей Олимпиаде, построили мост из углепластика. Он особенно красив вечером, когда включена подсветка. Мост городу подарила компания ООО «НТИЦ АпАТэК-Дубна», которая производит конструкции из композитных материалов – углестеклопластика с добавками углеродных волокон, трубок, наномеди. В прозрачных поручнях моста есть включения наноалмазов, его износостойкое покрытие содержит углеродные волокна и нанокарбиды, а в состав материалов основного каркаса входят нанотрубки и медь. Медные **нанопорошки придают им огнестойкость, углеродные трубки уменьшают деформацию, возникающую при остывании материала. Чего в этом мосте нет, так это железа, поэтому он не заржавеет. Конструкция из углестеклопластика такая легкая, что ее смонтировали за 20 минут. Обычные граждане тоже приобщаются к миру новейших наноматериалов. Пример показали пермяки – сотрудники компании «Пеноситал», выпускающей теплоизоляционный материал – пеностекло. Они утепляют им свои дома, гаражи, дачи. В отличие от пеностекла марки Foamglas корпорации Pittsburgh corning Europe, которым утеплены кровли Большого Кремлевского дворца, спорткомплекса «Олимпийский» и стадиона «Лужники», отечественное пеностекло делают из стеклобоя – выгодно и экологично. Его смешивают с реагентами, измельчают до наноразмеров и нагревают, в результате чего на поверхности вспененного полуфабриката образуется пленка толщиной 100–120 нм, это придает материалу особую прочность. Стекло ко всему прочему еще и «дышит», как дерево, поэтому им можно утеплять стены и фасады домов.

Перечислите объекты, где был использован новый строительный материал ETFE.

ETFE – сополимер этилена и тетрафторэтилена, полимерный материал нового поколения. Основными его свойствами являются:

• - Большой интервал рабочих температур

• - Устойчивость к воздействию агрессивных окружающих сред.

• - Высокая светопроницаемость

• - Антиадгезионные свойства

• - Низкая газопроницаемость

• - Низкий коэффициент трения

• - Отличные диэлектрические свойства

 Основными отраслями применения ETFE являются аэрокосмическая промышленность, строительство, автомобилестроение и химическая промышленность.

Наша компания имеет возможность поставки под заказ следующей продукции из этого материала:

Стержни: Диаметр: от 6 до 100 мм; длина: 1000 мм

Пластины: Толщина: от 8 до 80 мм

Втулки: Наружный диаметр: от 145 до 1200 мм

Плёнка: Толщина: от 0,015 до 0,250 мм; ширина: от 1000 до 2000 мм; длина: стандартный рулон – 150 м

Также в соответствии с требованиями заказчика из данного материала могут быть изготовлены трубки, ленты и перфорированные плёнки. Биомов Eden Project построены с ETFE cushionsAn пример его использования в качестве пневматического панелей для покрытия за пределами футбольного стадиона Allianz Arena или Пекинский национальный центр Aquatics (он же Водный куб Олимпийских игр 2008 года) - крупнейшая структура в мире сделаны из ETFE пленку (ламинат). Панелями Проект Эдем также сделаны из ETFE и тропических островах 20000 м ², окна сделаны из этого прозрачного материала.

Еще одной ключевой использование ETFE для покрытия электропроводки применении в высоких стресс, низкая токсичность дыма и высокой надежностью ситуациях. Самолеты проводка первичных пример.

Как двойной ламинат, ETFE могут быть связаны с FRP в качестве термопластика, и используется в трубах, резервуарах, а также судов для дополнительной защиты от коррозии.

ETFE обычно используется в атомной промышленности для галстука или кабель обертывания, и в авиационной промышленности для провода покрытий. Это потому, что ETFE обладает большей механической прочностью и химической стойкостью по сравнению с PTFE. Кроме того, ETFE обладает высокой энергией сопротивления излучения и может выдержать умеренно высокой температуре в течение длительного периода времени. Коммерчески развернуты марками ETFE включают Tefzel компанией Дюпон, Fluon по Asahi Glass компании, Neoflon ETFE от Daikin, и Texlon по Векторный Foiltec. 

Energy Efficient Building or Zero Energy Efficient Building

Энергосбережение (экономия энергии) — реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономическихмер, направленных на эффективное (рациональное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических ресурсов^[1] и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии ^[2]. Энергосбережение — важная задача по сохранению природных ресурсов.

Строительство энергосберегающих индивидуальных домов широко распространено в Западной Европе и Соединенных Штатах Америки в первую очередь потому, что эффективный теплообмен в доме позволяет достичь существенной экономии электроэнергии. В западных странах высокие счета за коммунальные услуги считаются дурным тоном. Изучая западный опыт строительства энергоcберегающих домов, мы встретили не только «пассивные» дома (не потребляющие энергию извне), но также дома приносящие их владельцам доход от реализации электроэнергии обратно в сеть. Под «энергоэффективностью» мы понимаем совокупность архитектурных и инженерных решений, заложенных в конструкцию дома, которые позволяют достигать экономии электроэнергии и газа в процессе его эксплуатации. Главное требование - набор подобных решений должен быть экономически выгодным его владельцу. Поэтому, в каждом отдельном проекте дома, в каждой климатической зоне, выбор используемых технологических элементов для строительства энергосберегающего дома будет индивидуален.

Повышение энергоэффективности зданий в последние десятилетия стало одним из основных направлений развития строительной индустрии. За рубежом начало разработок по улучшению теплозащиты эксплуатируемых зданий явилось следствием энергетического кризиса 70-х годов, и с 1976 года в большинстве зарубежных стран нормируемые величины теплозащиты конструкций увеличились в 2 - 3,5 раза. В настоящее время процесс этот не замер на месте: требования к используемым теплоизолирующим материалам постоянно повышаются, ужесточаются нормативы теплопроницаемости и смежных параметров отдельных строительных конструкций и сооружений в целом.Теплоизоляция зданий и сооружений преследует несколько практических, целей: повышение уровня комфортности, тепло- и звукоизоляции, экономию топливных ресурсов и сокращение эксплуатационных расходов. Однако в концепцию энергоэффективного дома входит не только изоляция конструкций при помощи теплоизолирующих материалов, но и специфические инженерные решения системы вентиляции и теплоснабжения.Для развития концепции энергосберегающего дома, безусловно, необходимо опираться на богатый опыт эксплуатации различных зданий. Очевидно, что энергоэффективность здания определяется совокупностью многих факторов. Исследования показывают, что при эксплуатации традиционного многоэтажного жилого дома через стены теряется до 40% тепла, через окна - 18%, подвал - 10%, крышу - 18%, вентиляцию - 14%. Поэтому свести теплопотери к минимуму возможно только при комплексном подходе к энергосбережению.

11. Passive Building

Пассивный дом, энергосберегающий дом или экодом (нем. Passivhaus, англ. passive house) — сооружение, основной особенностью которого является отсутствие необходимости отопления или малое энергопотребление  — в среднем около 10 % от удельной энергии на единицу объёма, потребляемой большинством современных зданий. В большинстве цивилизованных стран существуют собственные требования к стандарту пассивного дома.

В настоящее время^{[когда?]} растут цены на энергоносители и, как следствие, растет цена на электричество и тепло. Вопрос эксплуатационных затрат на жилье стоит достаточно остро. Обычно, показателем энергоэффективности объекта служат потери тепловой энергии с квадратного метра (кВт·ч/м²). В среднем эта величина составляет 100—120 кВт·ч/м². Энергосберегающим считается здание, где этот показатель ниже 40 кВт·ч/м²^{[источник не указан 409 дней]}.Для европейских стран этот показатель ещё ниже — порядка 10 кВт·ч/м².

Достигается снижение потребления энергии в первую очередь за счет уменьшения теплопотерь здания. Архитектурная концепция пассивного дома базируется на принципах: компактности, качественного и максимально эффективного утепления, отсутствия мостиков холода в материалах и узлах примыканий, правильной геометрии здания, зонировании, ориентации по сторонам света. Из активных методов в пассивном доме обязательным является использование системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией.

В идеале, пассивный дом должен быть независимой энергосистемой, вообще не требующей расходов на поддержание комфортной температуры. Отопление пассивного дома должно происходить благодаря теплу, выделяемому живущими в нём людьми и бытовыми приборами. При необходимости дополнительного «активного» обогрева, желательным является использование альтернативных источников энергии. Горячее водоснабжение также может осуществляется за счёт установок возобновляемой энергии: тепловых насосов или солнечных водонагревателей. Решать проблему охлаждения/кондиционирования здания также предполагается за счет соответствующего архитектурного решения, а в случае необходимости дополнительного охлаждения — за счет альтернативных источников энергии, например, геотермального теплового насоса.

Иногда определение «пассивный дом» путают с системой «умный дом», одной из задач которой является обеспечение контроля энергопотребления здания. Также отличается система «активного дома», которая помимо того, что мало тратит энергии, ещё и сама вырабатывает её столько, что может не только обеспечивать себя, но и отдавать в центральную сеть (Дом плюс энергии).

Распространение

Во всём мире к 2006 году построено более 6000 пассивных домов, офисных зданий, магазинов, школ, детских садов. Большая их часть находится в Европе.

В ряде европейских стран (Дания, Германия, Финляндия и др.) разработаны специальные целевые государственные программы по приведению всех объектов регулярной застройки к условно-пассивному уровню (дома ультра-низкого потребления — до 30 кВт·ч/м³ в год).

[править]В России и странах СНГ

В России энергопотребление в домах составляет 400—600 кВт·ч/год на квадратный метр. Этот показатель предполагают снизить к 2020 году на 45 %.^[3]

В Москве уже построено несколько экспериментальных зданий с использованием технологии пассивного дома (жилой дом в Никулино-2). Демонстрационный проект такого дома также построен под Петербургом. Начато строительство первого посёлка пассивных домов под Санкт-Петербургом.

В Нижнем Новгороде начато строительство демонстрационного пассивного дома с использованием солнечных коллекторов, теплового насоса, вертикальных ветрогенераторов, системы воздухообмена с рекуперацией.

Практика строительства энергоэффективных домов в России показывает, что цифры энергопотребления для одинакового по конструктиву дома выше Европейских норм на 35-50 %^{[источник не указан 420 дней]}. Однако, это значительно эффективнее, чем традиционные методы строительства в России.

На Украине первый пассивный дом был построен в 2008 г.^[4] На сегодняшний день в разных городах Украины возводятся ещё 3 пассивных частных жилых дома.

С 2010 года экспериментальное строительство малоэтажных энергоэффективных домов для расселения ветхого и аварийного жилья финансирует Фонд ЖКХ. На начало 2011 года несколько энергоэффективных зданий с участием Фонда уже построено в разных регионах России.

Bioclimatic Architecture

Биоклиматическая архитектура Schimek Architecture & Engineering интегрирует климатические условия и условия окружающей среды уже в превые эскизы проекта. Стоимость энергии заметно уменьшается и одновременно оптимизируются климатические условия зданий. Инвестиции компенсируются за счет стоимости сэкономленной энергии. Проектирование комбинирует технические сооружения со специальными системами и подходящими средствами архитектурного оформления. Schimek Architecture & Engineering максимизирует эффективность эксплуатации вашего здания. Ноу-хау будущего Будущее принадлежит биоклиматическому сторительству. Schimek Architecture & Engineering занимается с начала своей деятельности этой тематикой. Большую роль при этом играет использование естественных строительных материалов и источников возобновляемой энергии. Собственными докладами и организацией мероприятий Оливия Шимек активно вносит вклад для привлечения внимания к этой отрасли. В ряде публикаций (см. биографию) она делится своими знаниями. Оливия Шимек поддерживает связь со специалистами всех отраслей из разных стран. Успешная реализация концепции устойчивого развития Schimek Architecture & Engineering успешно комбинирует устойчивое развитие с эстетикой. Например: На сегодняшний день самый большой детский сад Линца был возведен в экологически чистой части города в solarCity. Schimek Architecture & Engineering занималась разработкой проекта и его реализацией. Проект был разработан с учетом концепции устойчтвого развития и энергоэффективности зданий и построен из естественных строительных материалов. Несмотря на это здание удивляет неординарным внешним видом и выполняет все ожидаемые функции. Устойчивое строительство может быть практичным и красивым. С реализацией хозяйственного двора (промышленность по переработке отходов) в Линце Schimek Architecture & Engineering ставит новые масштабы. Часть энергоэффективного офисного здания является комбинированной фотовольтаической установкой. Расход энергии намного сократился, климат помещений существенно улучшился.

Healthy Building

Экологически чистые дома

Широкий резонанс и большую актуальность приобрели в последнее время мировые тенденции, касающиеся вопросов экологии. Жить в гармонии с природой, употреблять в пищу естественные продукты, окружать себя экологически чистыми вещами:  "это уже не роскошь, а жизненная необходимость, без которой невозможно появление на свет нового, здорового поколения". Отнюдь не последнее место в списке подобных проблем занимает и создание природного, экологически чистого, натурального жилья, в котором человек чувствовал бы себя комфортно и гармонично. Экодома абсолютно безвредны для планеты, природы, человека, животных. Они долговечны, красивы, в них тепло и уютно, при строительстве используются только высококачественные материалы и самые новейшие технологии. В данном разделе будут представлены образцы  экологически чистых домов, построенных в разных странах, из разных материалов, даны обзоры технологий, используемых при строительстве, приведен каталог наиболее популярных сайтов по экологическому строительству.

Green Sustainable Zero Waste Building

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИВ большинстве стран мира количество солнечной энергии, попадающей на крыши и стены зданий, намного превышает годовое потребление энергии жителями этих домов. Использование солнечного света и тепла - чистый, простой, и естественный способ получения всех форм необходимой нам энергии. При помощи солнечных коллекторов можно обогреть жилые дома и коммерческие здания и/или обеспечить их горячей водой. Солнечный свет, сконцентрированный параболическими зеркалами (рефлекторами), применяют для получения тепла (с температурой до нескольких тысяч градусов Цельсия). Его можно использовать для обогрева или для производства электроэнергии. Кроме этого, существует другой способ производства энергии с помощью Солнца - фотоэлектрические технологии. Фотоэлектрические элементы - это устройства, которые преобразовывают солнечную радиацию непосредственно в электричество.

Солнечная радиация может быть преобразована в полезную энергию, используя так называемые активные и пассивные солнечные системы. К активным солнечным системам относятся солнечные коллекторы и фотоэлектрические элементы. Пассивные системы получаются с помощью проектирования зданий и подбора строительных материалов таким образом, чтобы максимально использовать энергию Солнца.

Солнечная энергия преобразуется в полезную энергию и косвенным образом, трансформируясь в другие формы энергии, например, энергию биомассы, ветра или воды. Энергия Солнца "управляет" погодой на Земле. Большая доля солнечной радиации поглощается океанами и морями, вода в которых нагревается, испаряется и в виде дождей выпадает на землю, "питая" гидроэлектростанции. Ветер, необходимый ветротурбинам, образуется вследствие неоднородного нагревания воздуха. Другая категория возобновляемых источников энергии, возникающих благодаря энергии Солнца - биомасса. Зеленые растения поглощают солнечный свет, в результате фотосинтеза в них образуются органические вещества, из которых впоследствии можно получить тепловую и электрическую энергию. Таким образом, энергия ветра, воды и биомассы является производной солнечной энергии.

ПАССИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИПассивные солнечные здания - это те, проект которых разработан с максимальным учетом местных климатических условий, и где применяются соответствующие технологии и материалы для обогрева, охлаждения и освещения здания за счет энергии Солнца. К ним относятся традиционные строительные технологии и материалы, такие как изоляция, массивные полы, обращенные к югу окна. Такие жилые помещения могут быть построены в некоторых случаях без дополнительных затрат. В других случаях возникшие при строительстве дополнительные расходы могут быть скомпенсированы снижением энергозатрат. Пассивные солнечные здания являются экологически чистыми, они способствуют созданию энергетической независимости и энергетически сбалансированному будущему.

В пассивной солнечной системе сама конструкция здания выполняет роль коллектора солнечной радиации. Это определение соответствует большинству наиболее простых систем, где тепло сохраняется в здании благодаря его стенам, потолкам или полам. Есть также системы, где предусмотрены специальные элементы для накопления тепла, вмонтированные в конструкцию здания (например, ящики с камнями или заполненные водой баки или бутыли). Такие системы также классифицируются как пассивные солнечные. Пассивные солнечные здания - идеальное место для жизни. Здесь полнее ощущается связь с природой, в таком доме много естественного света, в нем экономится электроэнергия. 

В чем уникальность жилого Дома Ученых по ул. Жибек Жолы, построенного в 50-ые годы

На сайте уже писали о Доме ученых, который находится на Пушкина- Жибек Жолы возле Зеленого базара. Очень красивый дом. Своему звучному названию он обязан академикам и профессорам, проживавшим в нем в советское время. Недавно был в командировке, впервые попал вовнутрь и посмотрел все своими глазами. Совершим небольшую фотоэкскурсию вокруг да около да внутри Дома ученых На доме множество мемориальных досок по всему периметру. Вот одна из них В левой половине в далекие времена до нашей эры был Детский мир. Там мне купили мой первый велик. Как сейчас помню, стоил он 15 руб. До сих пор благодарен отцу за пацанячье счастье Окна украшены узором, причем только окна верхнего этажа куполообразные, а остальные, как обычно, прямоугольные Это фото сделано в 2007г. Вывески ..нс банка там уже нет. Когда я был не то школьником, не то студентом, в правом крыле располагался магазин Голубой экран по продаже телевизоров Балконы с улицы украшены лепниной даже снизу Двор дома ученых обнесен крепостной стеной на случай вторжения неученых Старые ворота гаража, тоже с узорами На одной площадке — две квартиры. Та, где я был, занимает площадь 170 кв м. Потолок около 3 м, кухня 16, большие светлые комнаты — в общем, все как в Париже плюс настоящий и действующий камин! Даже дрова есть в подсобке. Хозяева офиса любезно разрешили фотографировать. Вот он, каминный зал и кухня. Сейчас в квартире офис, но кухня используется по назначению