Особенности обеспечения комфорта жилищ в северных регионах

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное  образовательное учреждение

Высшего профессионального  образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ТГАСУ)

Архитектурный факультет

 

 

Кафедра «Охраны труда окружающей среды»

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

Особенности обеспечения  комфорта жилищ в северных регионах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

студентка гр. № 529

Волощенко О. Ю.

 

Проверила:

Быкова В. В.

_________________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Томск

2013

Оглавление

Крайней Север. 3

Региональные проблемы энергоэффективности. Крайний Север  и Дальний Восток России 4

Масштабы проблемы 5

Мировой опыт и Россия 6

Технологии для  Севера 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Крайней Север.

Кра́йний Се́вер — часть территории России, расположенная главным образом к северу от Северного Полярного круга. Климат в некоторых районах чрезвычайно суровый. Территория Крайнего Севера — это арктическая зона, тундра,лесотундра, и районы северной тайги.

Районы Крайнего Севера

     

Районы Крайнего Севера     

Местности, приравненные к районам  Крайнего Севера

 

Региональные  проблемы энергоэффективности. Крайний Север и Дальний Восток России

 

Для современной России значение Севера и Дальнего Востока определяется главным образом тем, что здесь  добывается значительная часть природных  богатств, обеспечивающих в сумме  до 60% экспорта страны.

Этот экономически важный для Российской Федерации регион, где добывается больше 70% всей нефти, 90% естественного газа, заготавливается  почти 40% древесины, отличается исключительно  суровым климатом. Например, в Республике Саха (Якутия) средний отопительный период составляет, как правило, более 250 дней, а в некоторых районах  доходит до 11 месяцев в году. На большей части северных территорий практически отсутствует сеть дорог, поэтому жизненно важное значение приобретает завоз топлива, когда за короткое лето надо доставить по рекам или морю запас топлива на весь год. Во многих районах Дальнего Востока, например, возможность доставки грузов таким путём существует лишь 3-4 месяца в году, в остальное время – только авиацией. Конечно, в этих условиях стоимость энергии в разы выше, чем в центральных регионах, а вопрос энергосбережения приобретает особое значение.

 

Масштабы проблемы

Для начала – несколько  цифр. Согласно действующим СНиП, расчётная  температура (по средней температуре  отопительного периода) для проектирования тепловой изоляции зданий в Москве составляет -3,1°С, в Игарке -13,9°С, а в Туре (Эвенкийский АО) -16,9. Кроме того, важна такая характеристика, как градусо-сутки отопительного периода (определяется в зависимости от температуры и продолжительности отопительного периода). Для Москвы этот показатель 4943 градусо-суток, а в эвенкийском посёлке Ессей – 11 532. То есть в два раза больше, чем в центральной части страны.

Созданная в основном ещё  в советское время система  теплоснабжения в настоящее время  во многих местах находится в состоянии  упадка. Износ тепловых сетей достиг в среднем 82%. В целом потери топливно-энергетических ресурсов в цепочке «производство  – передача – распределение тепловой энергии» оцениваются в 25-60%. В районах  Севера все эти общие для системы  ЖКХ проблемы значительно острее.

В качестве примера рассмотрим Воркуту. Это типичный город российского  Севера, его топливный баланс на 44% состоит из привозного мазута, который  является самым дорогим видом  топлива для данного региона. И расходуется это топливо  крайне неэффективно. Когда в 2009 году этот город был выбран пилотной площадкой  проекта «Энергоэффективный город», проведённый аудит выявил следующее. Воркута, как и большинство северных городов, вынуждена содержать избыточную инфраструктуру. Инженерные сети Воркуты рассчитаны на обеспечение 300 тысяч человек, но к началу 2010 года в городе проживали около 80 тысяч. В некоторых домах пустует треть жилой площади, и все эти квартиры отапливаются. В результате объём установленной тепловой мощности на одного жителя превышал средний по стране уровень в 5,5 раза. Многие системы изношены. Например, уровень «теплосъёма» (разница температур входящей и обратной воды), характеризующий эффективность работы внутридомовых систем отопления, на момент обследования не превышал 5°С, в то время как в 1990 году был около 18-19°С. Результатом всего этого являются высокие тарифы, которые власти вынуждены компенсировать за счёт бюджета. Соответственно, у жителей нет и желания экономить энергию: по данным исследования, менее 10% воркутинцев используют какие-либо способы экономии. Аналогичная ситуация во многих других городах Севера России. Резюмируя всё вышесказанное, можно заключить, что в условиях Севера существует не только огромная потребность в применении технологий энергосбережения, но и огромный потенциал для сокращения потребления энергии.

Для сокращения затрат на завоз  топлива в регионы Севера во всём мире применяют два способа: это  энергосбережение на всех этапах –  проектирование, строительство, эксплуатация зданий, и применение местных (преимущественно  возобновляемых) источников энергии. Сегодня  так называемые «нетрадиционные  источники энергии» занимают существенную долю в производстве энергии на Севере. Это прежде всего ветровые и термальные электростанции, применение которых в поселениях Севера, разбросанных на больших территориях, позволяет, помимо прочего, избавиться от строительства линий электропередач. Однако наиболее эффективным способом сокращения потребления топлива становится применение энергосберегающих технологий.

Мировой опыт и  Россия

Сегодня огромной популярностью  во всём мире пользуется концепция  пассивного, или энергоэффективного, дома. Особенностью его является минимальное энергопотребление, всего лишь около 10% энергии на единицу объёма, расходуемой в большинстве зданий. И это не фантастика – первые «пассивные дома» начали строиться ещё в 1980-х годах. Одним из ярких примеров такого дома является здание Института Скалистых Гор.

При строительстве штаб-квартиры Института Скалистых Гор (штат Колорадо, США) реализованы практически все  имевшиеся в те годы достижения в  области энергосберегающего строительства. Стены института каменные, с воздушной  прослойкой, наружным слоем теплоизоляции  толщиной 100 мм и фольги (прототип современного навесного фасада). Для остекления использованы заполненные аргоном  стеклопакеты со специальным теплоотражающим  слоем. Теплоизоляция, герметизация и  тепловая инерция здания оказались  настолько высоки, что отапливать его не потребовалось даже в 40-градусные  морозы. В обычные же зимы от 30 процентов  избыточного тепла, поступающего от внутренних источников и солнца, приходится избавляться с помощью вентиляции!

С тех пор технологии энергосберегающего строительства значительно усовершенствовались. Образцом современных технологий в  этом отношении является здание исследовательского Центра компании ROCKWOOL в Хедехусене (Дания). Эта компания, один из крупнейших в мире производителей каменной ваты, продемонстрировала преимущества собственных технологий энергосберегающего строительства. Здание было построено в 2000 году, проект ставил целью сократить расходы на потребление энергии по сравнению с действующими тогда нормативами почти в четыре раза. Это достигалось путём внедрения эффективной изоляции, применением трёхслойных окон и новых разработок в области вентиляции.

Здание было ориентировано  так, чтобы большие окна располагались  с южной стороны. Толщина каменной ваты по всей теплоизолирующей оболочке здания составляла от 25 до 50 см. Исследовательская  работа в новом Центре началась непосредственно  во время строительства, что позволило  внедрить ряд технических решений, усовершенствовав проект. В процессе строительства были выявлены и ликвидированы  так называемые «мостики холода», которые  увеличивали энергопотребление. Доработана теплоизоляция фундамента. Изменена конструкция оконных переплётов. Вентиляцией в Центре сегодня  управляет компьютер («интеллектуальная  система вентиляции»). Но самое главное  – в результате появились рекомендации, на основании которых сегодня  строят энергоэффективные дома, позволяющие решать многие вопросы ещё на стадии проекта. Построенный Центр получил звание «Офис года – 2000» и был признан одним из самых энергоэффективных офисов в мире.

Сейчас применённые там  технологии стали массовыми на Западе. Например, в Великобритании все новые  дома к 2016 году планируют строить  «с нулевыми выбросами CO2». Этот термин означает, что дом сам обеспечивает себя энергией из возобновляемых источников, включая расходы на отопление, горячее  водоснабжение, вентиляцию, освещение  и все прочие потребности! Критериями отнесения дома к пассивным в  Европе являются: удельный расход тепловой энергии на отопление, не превышающий 15 кВт•ч/м2 в год, и общее потребление первичной энергии для всех бытовых нужд не более 120 кВт•ч/м2 в год.

Еще один интересный энергоэффективный дом недавно построен в Подмосковье. GREEN BALANCE – так он называется – спроектирован таким образом, чтобы электричество и отопление в нем использовались минимально. Потребление энергии на отопление дома GREEN BALANCE составляет всего 63 кВт*ч на кв. м в год, что на 60% меньше нормативного! В целом, отношение площади ограждающих конструкций к полезной площади меньше, чем в традиционных домах, таким образом, достигнуто уменьшение площади поверхности ограждающих конструкций, с которых уходит тепло. Теплоизоляции здесь вообще уделено самое пристальное внимание: все конструкции дома качественно утеплены, при этом акцент был сделан на ликвидацию «мостиков холода». Пол первого этажа заглублен на 1,5 м и утеплен плитами ROCKWOOL Флор Баттс, а стены, соприкасающиеся с грунтом, выполнены из кирпича и утеплены плитами ROCKWOOL Венти Баттс. До мелочей продумана и звукоизоляция здания: межэтажные перекрытия и межкомнатные перегородки изолированы плитами ROCKWOOL Акустик Баттс, а жилые помещения оборудованы подвесными потолками с акустическими потолочными панелями ROCKFON.

Уникально и то, что в  доме GREEN BALANCE площадь остекления составляет 40% от общей площади, в то время  как в стандартном здании эта  цифра колеблется от 18 до 20%. Большая  часть окон ориентирована на юг. Проникая через окна, солнечная энергия  поглощается поверхностями, находящимися внутри теплоизолированной оболочки дома, таким образом достигается максимальное использование солнечного света для отопления. К тому же естественное освещение позволяет дополнительно минимизировать потребление энергии в дневное время.

Применение технологии «пассивного  дома» в массовом строительстве  стало возможным с появлением на рынке недорогих эффективных  теплоизоляционных материалов. При  подборе утеплителя, кроме коэффициента теплопроводности, учитывают его  пожаробезопасность и срок службы. Кроме того, теплоизоляционный материал должен быть гидрофобизированным, обладать высокой паропроницаемостью и не давать со временем усадки в конструкциях. По сумме этих показателей стоит отметить, например, каменную вату, активно применяемую сегодня и в России. Этот материал производят из горных пород базальтовой группы. Каменная вата обладает высокими тепло- и звукоизоляционными характеристиками, стойкостью к нагрузкам и долговечностью. Она, в отличие от некоторых других утеплителей, не выделяет вредных веществ в случае пожара. Можно отметить, что именно каменная вата компании ROCKWOOL стала первой в России теплоизоляцией, получившей, кроме всех обязательных сертификатов, знак экологической безопасности ЕсоMaterial Green. Она без ограничений может использоваться в зданиях любого назначения, в том числе детских садах и школах, а также для утепления спален и детских комнат.

 

Одинарное остекление оконных  проёмов практически вышло из употребления во многих странах. В США, например, продажа оконных блоков с двойным остеклением составляет 50%, с тройным – почти 20%. Более того, сейчас входят в употребление окна нового типа: стеклопакеты с четырьмя стёклами и теплоотражающей плёнкой. И это в стране, где на большей части территории климат отнюдь не северный. Но и там, по подсчётам Министерства энергетики США, применение стеклопакетов с теплоотражающим напылением позволяет экономить до 50 литров сырой нефти в год на каждый квадратный метр остекления.

Герметичность сооружения важна  для исключения теплопотерь. Представляет интерес использование интегрального показателя, применяющегося в Финляндии, – величины воздушной утечки. Например, коттеджи, сооружённые в соответствии с инструкцией по сборке, должны иметь нормативный показатель воздушной утечки не более 4,0 л/ч. Реальные показатели могут достигать 0,6-0,8 л/ч. Сокращение воздушной утечки на одну единицу означает около 7% снижения потребности в отопительной энергии.

 

Технологии для  Севера

Давно известно, что Крайний  Север суровое и даже жестокое место. Жить и работать в таких  условиях могут немногие и те, кто  все-таки решается остаться на всю жизнь  в этих суровых, но прекрасных краях  сильно зависит от тех немногих благ цивилизации, которые там построены. Понятно, что ни производство, ни сама жизнь невозможна просто на голом грунте потому всякая жизнь начинается с постройки жилья и производственных помещений. Если есть люди то одним только жильем не обойтись, тут нужна инфраструктура, которая облегчит жизнь всем жителям этого сурового края.

    Но в силу  того что весь Север стоит  на слое вечной мерзлоты строительство  тут становится еще дороже. Проблема  в том, что из-за технического  влияния человека на природу  верхний слой вечной мерзлоты  то таит, то снова замерзает,  а это приводит к движению  грунта, что в свою очередь  приводит к разрушению любых  возведенных на нем конструкция.  Причем разрушение происходит  очень быстро, всего два три  года и здание уже в аварийном  состоянии. Каждые пару лет  строить новые здания слишком  уж накладное мероприятие, потому  были придуманы противопучинистые сваи.

   Можно сказать,  что все, что строится на  слое вечной мерзлоты построено  именно та таких сваях. За  счет этих свай постройка стала  еще дороже, но зато и держаться  данная постройка будет многие  годы, так как сезонные изменения  в грунте никак не влияют  на здание.