LOGO

www.themegallery.com

Энергосбережение в ЖКХ на базе пассивного дома

Нугужинов Жмагул Смагулович, директор института КазМИРР, д.т.н., профессор

Научно-исследовательский, экспертный и проектно-изыскательский

“Казахстанский многопрофильный институт реконструкции и развития”

(КазМИРР) при КарГТУ

Предпосылки создания нового направления Предпосылки создания нового направления в строительстве и ЖКХв строительстве и ЖКХ

• Указ Президента РК «О Концепции по переходу Республики Казахстан к «зеленой» экономике» от 30 мая 2013 года № 577

• Закон РК «Об энергосбережении и повышении

энергоэффективности» от 13 января 2012 года № 541-IV

• Опыт применения в в США, Канаде и странах ЕС технологии строительства пассивных домов

Ожидаемые результаты от Ожидаемые результаты от реализации данного направления:реализации данного направления:

• Создание в Казахстане инновационного направления по возведению энергоэффективных зданий, в которых затраты на отопление будут сокращены в 20 раз (до 15 кВт*час/кв.м в год), а затраты по электроэнергии для бытовых нужд в 10 раз (до 120 кВт*час/кв.м в год)

Энергетические параметры зданий

Здание старого жилого фонда

Здание негерметично – Система водяного отопления. Удельный расход тепловой энергии на отопление 300 кВт*ч/(м²*год). Потребление энергии для бытовых нужд 1200 кВт*ч/(м²*год)

Здание с низким энергопотреблением

Здание довольно герметично - Система водяного отопления.Удельный расход тепловой энергии на отопление 38 кВт*ч/(м²*год). Потребление энергии для бытовых нужд 300 кВт*ч/(м²*год)

Здание пассивного дома

Здание герметично – система нагрева приточного воздуха.Удельный расход тепловой энергии на отопление 15 кВт*ч/(м²*год). Потребление энергии для бытовых нужд 120 кВт*ч/(м²*год)

Опыт строительства «Пассивных домов»Опыт строительства «Пассивных домов»Первый «Пассивный дом», 1991 г., Германия, г. Дармштадт

Концепция "Passive House" разработана в 1988г. доктором В. Файстом (Институт жилья и окружающей среды, Дармштад, Германия) и профессором Б. Адамсоном (Университет Лунда, Швеция).Для подготовки строительства первых пассивных домов была образована научная рабочая группа, которая финансировалась Гессенским министерством экономики и техники. Были разработаны: •альтернативные архитектурные проекты, •теплообменник для вентиляционной системы с улучшенным КПД, •система управления для вентиляции, контролирующая качество приточного воздуха, •новые специально утепленные оконные рамы и ставни, •конструктивные решения для строительных стыков и соединений, •методики использования солнечного тепла, •концепция рекуперации тепла от сточных вод.Пассивный дом был сдан в октябре 1991 года и с тех пор в нем проживают четыре семьи.

РАСХОД НА ОТОПЛЕНИЕ СОСТАВЛЯЕТ МЕНЬШЕ 1 Л ЖИДКОГО ТОПЛИВА В ГОД НА 1 КВ.М ОТАПЛИВАЕМОЙ ПЛОЩАДИ.

Анализ проблемы строительства Анализ проблемы строительства пассивных домов в Казахстане:пассивных домов в Казахстане:

отрицательные стороныотрицательные стороны

• В Казахстане не выпускаются конструкции и материалы, необходимые для строительства пассивных домов.

• Отсутствуют стандарты по пассивному строительству, и нет компаний, способных проектировать «Пассивные дома» в разных климатических зонах страны.

• Нет аккредитованных центров по испытанию сосудов высокого давления, строительных конструкций и материалов для строительства пассивных домов.

Анализ проблемы строительства Анализ проблемы строительства пассивных домов в Казахстане:пассивных домов в Казахстане:

положительные стороныположительные стороны1. В рамках Государственной программы форсированного

индустриально-инновационного развития РК существуют механизмы финансирования пилотных проектов по разработкам инновационных технологий.

2. Институт КазМИРР обладает наработками: - по бесцементному производству стеновых камней; - по безобжиговому производству цемента;

- по созданию теплоизоляционных материалов нового поколения с супернизким коэффициентом теплопроводности на основе полых микросфер; - по экономичным гидродинамическим нагревателям.

3. Институт КазМИРР обладает достаточными потенциалом для реализации научно-технических разработок по данному направлению.

Создание теплоизоляционных материалов с супернизким коэффициентом теплопроводности

на основе полых микросфер

«Идеальный» теплоизоляционный материал должен обладать: - низким коэффициентом теплопроводности (<0,01 Вт/(м∙К),- высокой механической прочностью на сжатие и изгиб (до 4…5 МПа),- высокой температурной стойкостью (до 1000 оС),- малой плотностью (< 1000 кг/м2),высокой химической стойкостью к агрессивным средам.

В настоящее время ни один из известных материалов не обладает полным набором указанных свойств, или они очень трудоемки в производстве и дороги. Например, теплоизоляционные материалы на основе вспенённых полимеров (пенопласт, пенополиуретан) имеют низкую термостойкость (до 100 оС) и горючи, а материалы типа минеральной ваты обладают низкой механической прочностью.

Создание теплоизоляционных материалов с супернизким коэффициентом теплопроводности

на основе полых микросфер

В последнее время появляется всё больше научных исследований, связанных с анализом физико-химических свойств полых микросфер, входящих в состав зол уноса различных ТЭЦ, использующих в качестве топлива уголь.

Эти микросферы имеют размер частиц от нескольких микрон до долей миллиметра, малую насыпную плотность – меньше 500 кг/м3, высокую термостойкость (до 1000 оС), высокую химическую стойкость к агрессивным средам и ряд других полезных свойств.

На основе указанных микросфер возможно создание теплоизоляционных материалов и изделий из них, а также теплоизоляционных покрытий («жидкая теплоизоляция»), практически полностью удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к строительным материалам и изделиям для пассивных домов.

Создание теплоизоляционных материалов с супернизким коэффициентом теплопроводности

на основе полых микросфер

Разработка теплоизоляционных материалов на основе микросфер включает следующие основные этапы работ:Этап 1. Создание теплоизоляционных материалов и покрытий на основе микросфер, образующихся при сжигании угля на ТЭС, и проверка их физико-химических свойств. Определение оптимальных составов теплоизоляционных материалов при различных сочетаниях микросфер и связующих компонентов (цементных, гипсовых, латексных, масляных, акрилатных и т.д.), обеспечивающих требуемые физико-механические, экологические и другие показатели.

Этап 2. Исследование структуры, химического состава и механизма образования микросфер в процессе сжигания угля. Разработка установки для получения микросфер требуемого размера, а также необходимого гранулометрического и химического состава в производственных условиях.

Этап 3. Разработка новых дешевых, экологически чистых теплоизоляционных материалов на основе микросфер и изделий из них. Производство теплоизоляционных материалов и изделий с требуемыми механическими и физико-химическими свойствами.

Материально технические ресурсыМатериально технические ресурсыИспытательная лаборатория инженерного профиля

Истиратель вибрационный 75 Т-ДРМПредназначен для механического доистирания проб (сухих и в виде суспензий) для химического и рентгеноспектрального анализов. Навеска истираемой пробы в одном стакане не более 50 г; Крупность исходного продукта не более 3 мм; Крупность готового продукта 10-50 мкм.

Дробилка ДЩ100х200Предназначена для мелкого дробления хрупких материалов различной прочности кроме радиоактивных и взрывоопасных материалов. Приемное отверстие – ширина 100 мм, длина 200 мм; Крупность исходного питания 90 мм; Размер разгрузочной щели до 15 мм; Крупность готового продукта при минимальной щели 3 мм, при максимальной 20 мм.

Вибрационная шаровая мельница ММ301Предназначена как для сухого и мокрого измельчения проб (для рентгенофлуоресцентных анализов) мокрого, так и для криогенного измельчения. Исходный размер частиц до 8 мм; Конечная тонкость – 5 мкм; Продолжительность измельчения и перемешивания от 10 сек. до 99 мин.

 

Материально технические ресурсыМатериально технические ресурсыИспытательная лаборатория инженерного профиля

Предназначен для исследования структуры поверхности материалов в диапазоне увеличений 4× – 500 000×, получения объемного изображения структуры шлифов и исследования изломов металлов и сплавов, определения размеров частиц, определения причин разрушения материалов, прогнозирования прочностных и эксплуатационных характеристик различных материалов. Разрешение 3.0 нм (при 30 кВ).

Растровый электронный микроскоп Tescan Vega

Увеличение от 12× до 1 000 000×; Диаметр камеры образцов 230 мм.

Разработки в области энергосбережения Разработки в области энергосбережения

Гидродинамический нагреватель

Теплообменный модуль

Разработки в области энергосбереженияРазработки в области энергосбережения

Планетарные мельницы

1.Здание должно быть независимой энергосистемой, требующей минимума расходов на поддержание комфортной температуры (дом без водяного отопления). 2.Тепловой режим дома должен обеспечиваться за счет тепла, выделяемому живущими в нём людьми, бытовыми приборами и системами рекуперации тепла.3.Горячее водоснабжение может осуществляться за счёт гидродинамических водонагревателей (ГДН). 4.Электропитание ГДН и систем подогрева приточного воздуха должно осуществляться за счет солнечных коллекторов.5.Планируемое здание должно быть снабжено современными информационно-автоматизированными системами, оптимизирующими потребление различных ресурсов, используемых человеком в доме. 6.Стоимость такого здания должна быть доступной.

Основные положения по Основные положения по проектированию пассивных домов проектированию пассивных домов

НИР ОКРизготовление

технологических линий

производство спецстройматериалов

Обучение персонала

ТЭО Проектирование

Пилотное строительство

пассивного дома(экспертно-

квалификационного центра)

Этапы работ по развитию направления Этапы работ по развитию направления «Пассивный дом» «Пассивный дом»

2 этап – 1 год1 этап – 3 года

Стоимость НИОКР 450 млн.тСтоимость НИОКР 450 млн.т

LOGO

www.themegallery.com