Полная версия

Главная arrow Строительство arrow Градостроительство. Теория и практика

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Современные тенденции преобразования и развития инженерно-технической инфраструктуры городов

Повышение энергоэффективности городов. Анализ данных об использовании энергоресурсов в странах Европейского Союза показал, что потребление энергии в быту и сфере услуг составляет 40,7 % совокупного потребления энергии, при этом порядка 84 % энергии приходится на обеспечение нужд отопления и снабжения зданий горячей водой.

Потенциал экономии энергии оценивается в 50 %, снижение выбросов углекислого газа в атмосферу может быть уменьшено на четверть.

На энергоэффективность городской застройки влияет множество факторов: теплотехнические характеристики зданий, отопительные установки и горячее водоснабжение, вентиляция, осветительные установки, характеристики внутреннего микроклимата, климатические особенности региона, ориентация зданий на местности.

Более 75 % жилищного фонда требует модернизации для снижения энергопотребления.

В станах Европейского Союза поставлена цель достижения экстремально низкого и даже нулевого энергопотребления во вновь возводимых и существующих зданиях. Так, к 2020 г. в Дании планируется сократить энергопотребление в новой застройке на 75 % по сравнению со старыми зданиями, в Норвегии, Нидерландах и Германии предполагают строить в основном пассивные дома (отапливаемые за счет внутренних ресурсов), в Великобритании и Венгрии — здания, при эксплуатации которых в атмосферу не будет выделяться углекислый газ, во Франции — здания, которые не только не будут потреблять, но и смогут сами вырабатывать энергию.

Управление энергоэффективностыо зданий — один из важнейших факторов уменьшения потребления энергии. Строительство и эксплуатация жилья является одним из самых энергоемких секторов экономики. Жилищный сектор занимает второе место в России по потреблению энергии после обрабатывающей промышленности.

Идеальный энергоэффективный дом представляет собой практически замкнутую систему: из канализационных отходов вырабатывается газ; электроэнергию и горячую воду дают солнечные батареи; водоснабжение осуществляется с помощью подземных и дождевых вод.

Необходимо применение новых строительных материалов и технологий. У энергоэффективных домов низкая теплопередача ограждающих конструкций — стен и окон. Теплопотери обыкновенного кирпичного здания — 250—350 кВт ч с 1 м2 отапливаемой площади в год. В энергоэффективных домах этот показатель практически в 20 раз ниже — 15 кВт ч с 1 м2.

Для подачи свежего воздуха определенной температуры может использоваться приточно-вытяжная вентиляция через установку рекуперации тепла (избыточное тепло воздуха при этом используется для подогрева воды).

Для освещения помещений все более активное распространение получают системы с применением светодиодных (LED) блоков. В светодиоде, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение. Отсюда их высокая экономичность и эффективность: если у лампы накаливания светоотдача составляет 10—15 лм/Вт, у люминесцентной энергосберегающей лампы — 50—70 лм/Вт, то рекордные показатели светоотдачи светодиода — 208 лм/Вт.

Следующим шагом развития технологий строительства является создание энергоактивных домов, которые вырабатывают энергии больше, чем потребляют. Пилотные проекты таких домов реализованы в Дании и Швеции [84].

Использование альтернативных и нетрадиционных источников энергии. Один из элементов современной инженерно-технической политики — активный поиск и использование альтернативных источников энергии, которыми являются экологически безопасные природные источники — энергия солнечного излучения, ветра, малая гидроэнергетика, низкопотенциальное тепло подземных и поверхностных вод, воздуха и др., а также вторичные энергетические ресурсы в производстве и быту (тепло производственных и бытовых сточных вод, вентиляционных систем и т. п.). В качестве «традиционных» источников энергии рассматриваются все виды органического (уголь, нефть, газ) и атомного топлива.

Рациональное сочетание традиционных и альтернативных источников энергии в системе энергоснабжения обеспечивает ее надежность, т. е. устойчивость к изменениям внешних (по отношению к системе) условий поставки энергоресурсов. Надежность в качестве внутренней характеристики системы может рассматриваться как ее способность бесперебойно обеспечивать потребителей системы ресурсом требуемого качества.

Утилизация и переработка отходов. В городах образуется гигантское количество отходов. Наряду с бытовым мусором, количество которого из года в год растет, это отходы промышленных предприятий, строительный мусор, изношенные автопокрышки и многое другое. Отходов около 800 видов, они имеют широкий спектр физико-химических свойств, в том числе опасных.

Традиционное решение проблемы отходов — вывоз их на свалки (полигоны) — доказало свою неэффективность и опасность. Свалки негативно влияют на окружающую среду: являются непосредственными виновниками деградации почв, загрязнения грунтовых вод, выбросов в атмосферу опасных веществ и парниковых газов.

Утилизация бытовых и промышленных отходов в настоящее время является одной из наиболее острых проблем современных городов. За последние 40 лет развитые страны пережили настоящий «мусорный взрыв». Это произошло за счет сокращения срока службы товаров массового спроса и увеличения доли упаковки в стоимости и в объеме товаров.

Основными направлениями решения проблемы городских отходов являются:

  • • сокращение выхода и объема отходов, подлежащих захоронению;
  • • повторное использование части бытовых отходов;
  • • повторная переработка отходов и превращение их во вторичное сырье.

Внедрение стратегии чистого производства, основанной на применении

экологически чистых и безотходных технологий, еще очень далеко от завершения. Обезвреживание и захоронение вредных и ядовитых веществ является одной из приоритетных задач переработки и утилизации отходов. Наряду с мероприятиями по их осуществлению огромное значение имеют мероприятия, направленные на минимизацию образования всех видов отходов и повышение уровня их использования.

Сжигание мусора на специализированных заводах и теплоэлектростанциях широко распространено в мире и является весьма эффективной технологией как с точки зрения уменьшения объемов отходов, подлежащих захоронению на полигонах, так и с экономической точки зрения. Этот способ утилизации получил широкое распространение в 1960—1970-х гг. В ряде стран тепло от сжигания ТБО широко используется для производства электричества и отопления. Очевидно, что мусоросжигающие заводы не являются панацеей, особенно с экологической точки зрения. Даже применение наиболее современного оборудования не решает полностью проблему выброса вредных веществ, образующихся при сжигании мусора. Состав выбросов напрямую зависит от состава отходов, поэтому необходимы сортировка и отдельная утилизация наиболее опасных отходов пред их сжиганием.

Более совершенной и самой перспективной с точки зрения снижения негативного воздействия на окружающую среду технологией уничтожения бытовых отходов является их плазменная газификация. При сверхвысоких температурах вещества, из которых состоит мусор, распадаются на простые элементы.

На выходе присутствует незначительное количество несгораемого абсолютно безвредного остатка. Мусороперерабатывающие заводы, использующие данную технологию, уже действуют в ряде стран. Технология газификации значительно дороже, нежели простое сжигание мусора на мусоросжигательных заводах, что препятствует ее быстрому распространению. По мере удешевления этой технологии рост объемов переработки таким способом неизбежен, так как это позволяет перерабатывать весь спектр токсичных и даже часть радиоактивных отходов.

Еще одной перспективной технологией уничтожения бытовых отходов является пиролизная переработка — нагревание отходов до высоких температур без доступа кислорода. На выходе получаются горючий газ, который может использоваться в качестве топлива, и углеподобный остаток.

Не менее важно полезное использование отходов. По экспертным оценкам, до 80 % твердых бытовых отходов может быть повторно использовано и переработано во вторсырье. Основным препятствием является высокая стоимость извлечения полезных фракций из отходов.

При переработке и утилизации органических отходов наиболее распространенной технологией является их анаэробная переработка на полигонах под слоем грунта и последующая добыча биогаза.

Еще одной распространенной технологией переработки и утилизации органических отходов является компостирование, позволяющее получать органические удобрения. Такой метод эффективен при раздельном сборе отходов. В противном случае в технологической цепочке появляется лишнее звено (сортировочные станции и заводы), которое увеличивает себестоимость конечной продукции. Кроме того, наличие в бытовом мусоре отходов, содержащих токсичные вещества (батарейки, люминесцентные лампы, лаки, краски и др.), может привести к тому, что конечный продукт переработки органического мусора может оказаться непригодным для использования.

В настоящее время технологии глубокой переработки органических отходов развиваются в двух основных направлениях: переработка в органические удобрения и переработка в карбид кальция (отходы, содержащие оксиды кальция), а также синтетическое топливо (газообразные и жидкие биоотходы). В совокупности использование этих технологий уже сегодня позволяет достичь глубины переработки более 90 %. Однако они дороги, и обязательным условием их внедрения является сортировка населением мусора перед выбрасыванием.

Одним из направлений сокращения объема отходов является создание зданий с замкнутым циклом водопользования. Очищенная вода затем повторно используется для технических нужд (стирка, смыв и т. д.). Для этого должны создаваться две системы водоснабжения: питьевой и технической водой [84J.

Устройство систем раздельной канализации. Для уменьшения объемов подлежащих очистке канализационных стоков создаются системы раздельной канализации, когда стоки с разным уровнем загрязнения раздельно отводятся к очистным сооружениям. Такие системы применяются в районах нового городского строительства, а также при реконструкции сложившихся городских районов (рис. 5.8.1).

Принципиальные схемы устройства систем канализации

Рис. 5.8.1. Принципиальные схемы устройства систем канализации: а — совмещенная канализация; б — раздельная канализация

Сбор и рациональное использование дождевой воды. Большие объемы дождевой воды традиционно сбрасываются в ливневую канализацию и дальше — в реки. Эта вода может собираться в наружных и подземных водоемах и использоваться для полива городской растительности (рис. 5.8.2).

Принципиальные схемы сбора дождевой воды в городах

Рис. 5.8.2. Принципиальные схемы сбора дождевой воды в городах: а — традиционное поступление дождевой воды в ливневую канализацию и дальше — в реки; б — альтернативный способ сбора дождевой воды в локальные водоемы для дальнейшего использования при поливе городской растительности

В современной градостроительной практике все чаще создаются разнообразные системы сбора и использования дождевой воды.

Пример создания искусственного локального водоема для сбора дождевой воды, которая в дальнейшем используются для полива городской растительности, показан на рис. 5.8.3.

Разрез и план искусственного локального водоема для сбора дождевой воды, которая в дальнейшем используются для полива городской растительности

Рис. 5.8.3. Разрез и план искусственного локального водоема для сбора дождевой воды, которая в дальнейшем используются для полива городской растительности

(по А. Янухта-Шостак)

На склонах создаются «цепочки» искусственных водоемов с невысокими плотинами, в которых дождевая вода очищается (рис. 5.8.4).

Для предотвращения загрязнения рек, озер, водохранилищ не очищенными ливневыми водами на склонах в береговой полосе создаются искусственные водоемы, задерживающие дождевую воду, в которых она очищается (рис. 5.8.5) [1291.

Освоение неудобных и нарушенных территорий. В современном градостроительстве повышается значимость эффективного использования территориальных ресурсов. Увеличиваются площади осваиваемых пойменных, заболоченных, заторфованных территорий, оврагов, участков с крутыми склонами, отработанных карьеров, других традиционно неудобных для застройки городских земель. Освоение неудобных и нарушенных территорий является существенным территориальным резервом для нового строительства.

Предотвращение и минимизация последствий природных и техногенных катастроф. Прогресс в решении задачи обеспечения безопасности населения городов связан с применением новых технологических, управленческих и градостроительных решений.

Актуально составление карт рисков, связанных со стихийными бедствиями. Анализ рисков, связанных с возможными стихийными бедствиями и тех-

Разрез и план искусственной водной системы, состоящей из небольших водоемов, разделенных плотинами, в которых дождевая вода очищается (по А. Янухта-Шостак)

Рис. 5.8.4. Разрез и план искусственной водной системы, состоящей из небольших водоемов, разделенных плотинами, в которых дождевая вода очищается (по А. Янухта-Шостак)

Разрез искусственной системы предотвращения загрязнения рек, озер, водохранилищ не очищенными ливневыми водами

Рис. 5.8.5. Разрез искусственной системы предотвращения загрязнения рек, озер, водохранилищ не очищенными ливневыми водами: на склонах в береговой полосе создаются искусственные водоемы, в которых дождевая вода очищается (по А. Янухта-Шостак)

ногенными катастрофами, и их учет при разработке градостроительных планов является одним из наиболее эффективных способов обеспечения безопасности городов.

Необходимо также создание глобальной системы мониторинга стихийных бедствий и техногенных катастроф, раннего предупреждения и быстрого реагирования, основанной на передовых космических и информационных технологиях.

Технологии предотвращения наводнений. Наряду с традиционным устройством на реках плотин, которые нивелируют сезонные изменения уровня воды, в Германии разработано инновационное решение, позволяющее выравнивать сезонные колебания уровня воды в реках с помощью огромного резервуара, который наполняется в периоды паводков и освобождается в засушливые периоды.

Совершенствование технологий пожаротушения. Основная мировая тенденция в развитии технологий пожаротушения — использование установок с применением «чистых газов», которые безопасны для человека и окружающей среды, а также обладают высокой эффективностью подавления пожара и сводят к минимуму ущерб при пожаротушении. Инновационные газовые составы не вытесняют кислород, практически безопасны для человека и могут использоваться для тушения пожаров без эвакуации людей.

Еще одной перспективной технологией тушения пожаров являются установки тонкого распыления воды.

Расширенное использование телекоммуникационных систем и компьютерных технологий. Системы связи и компьютерные технологии приобретают все большее значение для развития цивилизации. С помощью глобальных телекоммуникационных систем новации практически сразу становятся достоянием всей планеты. Поэтому развитие средств связи, информационных технологий, во многом определяющих уровень научно-технического прогресса, становится одним из приоритетных направлений развития инженерно-технической инфраструктуры городов.

Передающие устройства и сети телевидения, радиовещания, связи являются источниками радиоизлучения и оказывают вредное воздействие на здоровье людей. Этот фактор пока недостаточно учитывается при размещении таких объектов в городах.

«Умные дома» — один из результатов использования компьютерных технологий в архитектуре и градостроительстве. Получающие все более широкое распространение здания, оборудованные современными инженерными системами, обеспечивают поддержание заданных режимов температуры в помещениях, освещенности, включения и выключения бытового оборудования. Домашний компьютер становится «мозгом дома», управляющим этими сложными процессами.

Значимость компьютерных технологий в управлении инженерно-технической инфраструктурой поселений, регионов, стран, континентов возрастает по мере их совершенствования и усложнения.

Обеспечение информационной безопасности. Исключительное значение имеет обеспечение бесперебойной работы информационно-коммуникативных систем, защита их от вирусов, спама и хакерских атак. Соответствующее программное обеспечение должно постоянно совершенствоваться и обновляться.

Использование информационно-коммуникативных технологий в борьбе с терроризмом и преступностью. Это, прежде всего, технологии удаленной идентификации личности и идентификации поведения с применением средств мониторинга публичных пространств.

Перспективны технологии бесконтактного обнаружения взрывчатых, отравляющих, радиоактивных веществ, наркотиков. Активно ведутся разработки устройств для обнаружения взрывчатых веществ, основанных на принципе ядерного магнитного резонанса, а также нового поколения масс-спектрометров, способных идентифицировать взрывчатку, отравляющие вещества и наркотики на основе анализа ничтожно малого их количества [84].

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>