Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные средства жизнеобеспечения объектов архитектуры. Учебное пособие для практических занятий студентов специальностей 270100 «Архитектура», ма
.pdf
Биосферные поселения с автономными системами жизнеобеспечения,
например, патенты Российской Федерации № 2215244 и № 2233387, могут рационально существовать в виде замкнутого сельского поселения по городскому
типу, в которых ТА строятся на основе легко доступных для широкого использования, долговечных и дешевых материалов таких как: вода, речной песок, огнеупорный кирпич и т.п.
В такой АСЖ реализуется следующая последовательность преобразования
энергии. Энергия ветра и/или светового потока преобразуется в электрическую
энергию, причем любого напряжения и частоты, что позволяет наиболее полно
использовать энергию ветрового потока особенно при низких скоростях ветра
(этот фактор наиболее важен для центральных районов России, где средняя
скорость ветра составляет 3-5 м/сек).
Посредством, например, набора резисторных электронагревателей различного сопротивления всегда возможен разогрев до высокой температуры воздуха, циркулирующего в теплообменном контуре ВТА, который по теплу сообщен с парогенератором регулируемого парового двигателя, приводящего синхронные электрогенераторы на 220/380в, циркуляционные насосы и газодувки.
Теплота конденсации пара передается через парожидкостной конденсатор
в низкотемпературный теплоаккумулятор (НТА), который служит источником
тепла для систем отопления и горячего водоснабжения зданий, а также отопления теплиц и оранжерей, производящих необходимые продукты питания.
Например, для жилого комплекса в 6000м2 со среднесуточным потреблением энергии в 3000 кВт/час, требуется установка двух паровых двигателей по
50 кВт максимальной мощности. Круглосуточное энергоснабжение в достаточной мере может обеспечиваться ветроэлектроагрегатами средней суммарной
мощности около 120 кВт, осуществляющими зарядку высокотемпературного
теплооаккумулятора. При семисуточном запасе энергии в ВТА и НТА (достаточном для обеспечения жителей теплом, горячей водой и электроэнергией при
отсутствии внешнего подвода тепла) высокотемпературный теплоаккумулятор
на базе магнезитового кирпича (с заполнением рабочего пространства в 50%)
81
может иметь объем всего около 120 м3, а низкотемпературный ТА из речного
песка – объем 240 м3. При этом НТА выполняет функции тепловой изоляции
высокотемпературного теплоаккумулятора. Для северных районов, где расход
энергии на отопление относительно высок, нет необходимости создавать сложные паросиловые двигатели с высоким КПД, что существенно упрощает их
конструкцию и повышает надежность системы в целом.
Избыточное тепло НТА передается на отопление теплиц или возвращаться
в высокотемпературный ТА за счет гравитационно-теплового регенератора,
обеспечивающего интенсификацию проходящего через рабочие органы ветростанции потока нагретого теплом низкотемепературного ТА воздуха. Избыточное тепло ВТА, преобразуемое в электроэнергию синхронной частоты, может
продаваться другим потребителям, использоваться для зарядки электроаккумуляторов или ВТА специальных транспортных средств, обслуживающих зону
размещения автономных поселений или использоваться для разложения воды и
получения водорода для двигательных транспортных установок с ДВС, работающих на водороде. В рамках АСЖ перспективно использовать также и атомные реакторы на быстрых нейтронах малой мощности как дополнительный источник тепловой энергии по теплу связанный с тепловыми аккумуляторами
АСЖ, что обеспечивает установившийся наиболее безопасный режим работы
реактора.
Важно, что АСЖ может запускаться и поддерживать энергоснабжение жилых комплексов теплом и электроэнергией и за счет сжигания традиционного
топлива в парогенераторе парового двигателя (при токсичности выхлопа в 100300 раз меньшей, чем в ДВС).
При использовании рассмотренного типа энергосистемы ветровые и солнечные источники, несмотря на неравномерность поступающего от них потока
энергии, уже могут рассматриваться как основные источники энергообеспе-
чения жилых комплексов, сельскохозяйственных ферм и транспортных
средств, функционирование которых не оказывает экологически вредного воздействия на окружающую среду и на самого человека
82
Биосферные поселения на базе АСЖ и мобильные машины на базе ВТА не
потребляют кислород воздуха, не выделяют токсичных выхлопов, осуществляют прямое преобразование тепла, вырабатываемого различными источниками,
в механическую энергию (это в целом существенно повышает КПД такой
транспортной системы).
Широкое распространение АСЖ на рассмотренной элементной базе не
нарушает экологического равновесия Земли, способствуют обеспечению продовольственной безопасности районов с холодным климатом.
В АБП легко реализуются технологии получения тепловой и электрической энергии на основе переработке биоотходов жизнедеятельности и сельскохозяйственной продукции, производимой жителями АБП на основе обогреваемых теплиц, парников.
Предлагаемое решение проблемы экологической, продовольственной и
энергетической безопасности реально в ее практической реализации, направлено на выполнение положений Киотского протокола и перспективно в первую
очередь для лишенных традиционных источников топлива северных районов
России, районов, удаленных от централизованных сетей энергоснабжения.
Для России из всех видов альтернативных источников наиболее перспективными для децентрализованного энергоснабжения комплекса АСЖ являются
энергия ветра и солнца, распространенная повсеместно, хотя и неравномерно, и
не имеющая такой локальной “привязки”, как гидроэнергия, энергия приливов,
геотермальная энергия.
Широкие возможности применения этих источников, которые обеспечиваются рассмотренной системой АСЖ, позволяет существенно сократить потребность в традиционных видах топлива, что обеспечивает их сохранение для
будущих поколений людей и приведет к снижению темпа загрязнения окружающей среды токсичными продуктами сгорания. Следует отметить, что АСЖ
позволяет осуществлять даже хранение радиоактивных отходов, используя выделяемую ими энергию для получения тепловой и электрической энергии, тех-
83
нически просто аккумулировать тепловую энергию малых атомных реакторов
для совместной работы с тепловыми аккумуляторами АСЖ и т.п..
С другой стороны, в настоящее время, разрабатываются энергогенераторы, работающие на новых принципах получения энергии, например, основанные на резонансном взаимодействии с окружающей средой, высокоэффективные водо-водородные генераторы, вихревые ветрогенераторы, биоэнергетические тепловые и электрические генераторы энергии, вихревые ветрогенераторы
(способные работать при низких скоростях ветра 3-4 м/сек) и другие новые типы энергоисточников, которые независимо от реализуемых ими мощностей и
параметров вырабатываемой электроэнергии могут наиболее успешно работать
именно в рамках АСЖ, обеспечивающей наилучшие возможности для их эксплуатации.
Рисунок 31. Ветряная энергоустановка
В последние годы в России (работы академика РАН Красовского А.А.,
изобретателей Серебрякова Р.А., Войцеха О.Г, Бабинцева И.А., Грибкова С.В.
Цернеса В.Я. и др.) предложены технические решения, применение которых в
новых разработках ВЭУ для регионов с низкоскоростными воздушными потоками обеспечивает выигрыш в вырабатываемой электроэнергии до 3-х и более
раз, по сравнению с существующими аналогами, при этом достигаются предельно низкие показатели по стоимости 1 КВт/ч вырабатываемой электроэнергии (1-2 цента против 6-10 центов у существующих ВЭУ), и срокам их окупае-
84
мости (2-4 года против 8-12 лет принятых в мировой практике в настоящее
время).
В ближайшее десятилетия при прогнозируемом резком изменении климата
и росте природных катаклизмов и техногенных катастроф, когда будет происходить существенное ухудшение условий существования человеческой цивилизации на нашей Планете, переход на строительство биосферных поселений на
базе АСЖ станет необходим и практически единственно возможным средством
выживания больших масс людей!
85
Тема 9. Использование новых типов источников энергии (для справки)
В биосферных поселениях в первую очередь и наиболее эффективно могут
быть применены новые типы источников энергии, разработка которых интенсивно проводится во многих научных центрах мира, включая Россию, где также
ведется поиск и разработка новых физических принципов преобразования энергии, основанной на использовании воды как топлива, использовании электрических и магнитных полей земли, и технических решений по их применению
для получения дешевой и экологически чистой энергии.
В последнее время появляется все больше сообщений об успешных испытаниях действующих моделей (преобразователь радиантной энергии немецкой
фирмы GFE); опытных и экспериментальных образцов (магнитный генератор
свободной энергии австралийской компании LUTEC, конвертер-холодный генерирующий преобразователь энергии-разработка Берекеля А.Н.); промышленных образцов (генератор на вращающихся магнитах-автор Минато, Япония и
др.), что свидетельствует о прогрессе в этой области.
В перспективе могут быть созданы генераторы электрической энергии
(ГРЭ) мощностью 50-80 кВт (БП, крупные сельскохозяйственные агрофермы,
промышленные цеха и предприятия, объекты ЖКХ). В рамках предложенного
комплекса АСЖ ГРЭ могут быть применены для компенсанции неравномерности поступающей ветровой и солнечной энергии даже в вариантах исполнения
малой мощности и опытных образцов.
Для получения энергии перспективным в рамках биосферных поселений
сельского типа является также разрабатываемые технологии интенсификации
выращивания биопродуктов с последующим их преобразованием в биогаз и далее в тепловую и электрическую виды энергии.
Важно, что именно биосферное поселение с системами защиты от внешних
возмущений и средствами высокоэффективного аккумулирования и преобразования тепловой энергии создает наилучшие условия для внедрения и применения новых разрабатываемых источников энергии, где они могут использоваться
86
в равномерном режиме энергогенерирования не испытывая динамических
нагрузок, связанных с суточной неравномерностью энергопотребления и действия случайных факторов.
Поселения на базе АСЖ обеспечивают безопасность проживания и защиту
от террористических актов и природных катастроф, независимы от внешних
источников энергии, позволяют обеспечить снабжение населения экологически
чистыми продуктами питания, осуществлять проживание в благоприятных
климатических условиях, одновременно решают задачи по энергосбережению,
транспорту, продовольственной и экологической безопасности, решают проблемы по обеспечению доступного жилья, перспективны для инвесторов различного плана, могут реализовываться на базе известных материалов и технологий.
87
Контрольные вопросы для текущего контроля:
1. Архитектура начала XXI века.
2. Качество инженерных систем - важнейшая характеристика объектов ар-
хитектуры.
3. Технические аспекты управления системами жизнеобеспечения объек-
тами архитектуры на территориях.
4. Инженерная инфраструктура - возможности модернизации систем жиз-
необеспечения здания.
5. Инженерное оборудование.
6. Экономические аспекты автоматизации инженерных систем.
7. Эксплуатационные аспекты концепции интеллектуального управления
системами жизнеобеспечения здания.
8. Экологические аспекты автоматизации инженерно-технических систем
жизнеобеспечения объектов архитектуры.
9. Биосферные поселения с автономными системами жизнеобеспечения.
10. Использование новых типов источников энергии.
11.Законодательство в области благоустройства объектов архитектуры.
12. Концепция развития и общая организация территории города и села.
13. Особенности архитектуры начала XXI века
14. Строительные приемы и конструкции объектов архитектуры.
15. Здания и сооружения архитектуры в XXI века.
16. Селитебная территория сельского поселения.
17. Производственная территория.
18. Жизненненные циклы объектов архитектуры.
19. Строительный цикл.
20. Технологический цикл.
21. Жизнеобеспечивающий (инженерный) цикл.
22. Основные требования к производственным зданиям нового поколения.
23. Эксплуатационная энергоэкономичность современных зданий.
24. Долговечность современных зданий.
88
25. Причины низкой надежности трубопроводов городов России.
26. Некоторые направления в модернизации водоотводящих систем.
27. Механические инженерные системы.
28. Системы вентиляции: система общеобменной вентиляции; система ды-
моудаления; система подпора воздуха.
29. Система охлаждения и кондиционирования.
30. Система теплоснабжения: система отопления; ЦТП; ИТП; система теп-
лоснабжения вентиляционных установок.
31. Системы водоснабжения: система холодного водоснабжения; система
горячего водоснабжения; система подогрева питьевой воды; система водоочистки питьевой воды; система водоочистки для увлажнителей приточных
установок; система подготовки воды для холодильной техники (градирен).
32. Система хозяйственно-бытовой (фекальной) канализации, система про-
изводственной (безфекальной) канализации, система ливневой канализации.
33. Механические противопожарные системы: система автоматического
водяного пожаротушения (АПТ);система противопожарного водопровода (пожарные краны); система газового пожаротушения; система порошкового пожаротушения; система мелкодисперсного пожаротушения.
34. Другие механические системы: система удаления выхлопа газа дизельной электростанции; система охлаждения дизельной электростанции; система
топливоснабжения дизельной электростанции.
35. Электрические инженерные сети зданий.
36. Система среднего напряжения 10 (20) кВ: встроенные распределительные, соединительные пункты (РП, СП); встроенные трансформаторные подстанции (ТП); система кабельных каналов и закладных устройств; кабельные
сети.
37. Система распределения низкого напряжения 0,4 кВ: шинные мосты и
магистральные шинопроводы; щитовое оборудование (ГРЩ, ВРУ, АВР, щиты
распределительные); система кабельных каналов и закладных устройств; кабельные, розеточные сети зданий.
89
38. Система электроосвещения: рабочее освещение; аварийное освещение
(эвакуационное и освещение безопасности); наружное и архитектурное освещение; светоограждающие конструкции; система управления освещением.
39. Система бесперебойного электропитания (ИБП).
40. Система гарантированного электропитания (дизельная электростанция).
41. Система молниезащиты и заземления.
42. Слаботочные инженерные системы.
43. Автоматика и диспетчеризация здания: автоматизированная система
управления технологическими процессами инженерного оборудования
(АСУТПИО); система диспетчеризации внутреннего инженерного оборудования (СДИО); система мониторинга инженерных систем в интересах МЧС РФ
(СМИС).
44. Комплекс технических средств безопасности (КТСБ): система автоматической пожарной сигнализации (САПС); система оповещения о пожаре и
управления эвакуацией (СОУЭС) Автоматика противопожарных систем (АПС);
система сбора и обработки информации для систем безопасности (ССОИ); система охранно-тревожной сигнализации (СОТС) и другие.
45. Телекоммуникационные системы: структурированная кабельная сеть
(СКС); локальная вычислительная сеть (ЛВС); система телефонной связи (автоматическая телефонная станция (АТС); система вещательного телевидения;
система кабельного телевидения; система спутникового телевидения; система
радиофикации; система радиотелефонной и радиопоисковой связи для технических служб и охраны здания и другие.
46. Слаботочные системы: система часофикации; система мониторинга
деформационного состояния несущих конструкций здания; система контроля
концентрации окиси углерода в подземной автостоянке; система контроля воздушно-газовой среды в системах вентиляции; система аудио и видео трансляции.
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]