3. 9. Строительные материалы с точки зрения устойчивого развития

Жилищный сектор потребляет 40 % всей производимой в мире энергии и отвечает за 40 % всех отходов, размещаемых в окружающей среде. До 80 % энергии, затрачиваемой на создание дома, приходится на строительные материалы (в США – до 60 %). Всё это определяет то большое значение, которое имеют строительные материалы в формировании общей экологической ситуации на планете. Специалистами справедливо отмечается, что города, построенные в период индустриализации, не только не соответствуют современным представлениям о здоровой окружающей среде, но и потребляют природные ресурсы и выделяют отходы в таких количествах, которые ведут к быстрой деградации среды обитания человека и всего живого на Земле [1].

3. 9. 1. Критерии выбора строительных материалов

Для уменьшения отрицательных последствий от массового применения строительных материалов предлагается [119]:

• снижать материалоемкость объектов строительства;

• уменьшать энергозатраты на полный цикл использования строительных материалов;

• увеличивать степень рециклинга;

• использовать простые строительные конструкции, упрощать конструктивные детали;

• снижать различность материалов в строительных конструкциях (например, в стенах);

• выбирать долговечные материалы.

Использование строительных материалов значительно влияет на качество среды проживания, особенно во внутренних помещениях зданий. Исходя из принципов строительной биологии предлагается, чтобы строительные материалы и мебель отвечали следующим требованиям [119]:

• состояли из натуральных материалов или близких к натуральным составам;

• имели собственную радиоактивность не выше нормативной;

• не выделяли токсичных газов, частиц, вредных для здоровья;

• имели нейтральный или приятный запах;

• поддерживали комнатную влажность в психологически приемлемом диапазоне;

• создавали нейтральную электрическую атмосферу (не создавали электростатических зарядов);

• имели хорошие акустические свойства;

• не обусловливали больших изменений естественного магнитного поля;

• были способны к рециклингу;

• не обусловливали сверхэксплуатацию природных ресурсов;

• были термально сбалансированы.

С точки зрения устойчивого развития предлагается также оценивать материалы по энергопотреблению в течение всего их жизненного цикла. Как отмечают специалисты, величина потребляемой энергии уже стала основным ценообразующим фактором и её стоимость непрерывно растёт. Прогноз на сохранение этой тенденции в дальнейшей перспективе гарантирует правильность оценок эффективности проектов по величине потребляемой энергии, включая утилизацию элементов зданий после окончания срока их службы [1].

Затраты энергии на строительство дома могут быть существенно уменьшены при оптимальном проектировании и выборе материалов. Оптимум может быть найден при тщательном и строгом анализе эффективности принятых решений на всех стадиях использования материала:

• добычи сырья;

• производства строительных материалов и конструкций;

• транспортировки;

• производства строительных работ;

• поддержании в рабочем состоянии и ремонте в процессе эксплуатации здания;

• разборки здания и размещения отходов после окончания его эксплуатации;

• переработки строительных материалов для вторичного использования.

Эти стадии образуют полный жизненный цикл строительного материала. Мерилом воздействия на окружающую среду при оценке и выборе строительного материала может служить, в этом случае, величина энергии, необходимой для обеспечения полного жизненного цикла материала [1].

Исходя из всех перечисленных выше критериев можно заключить, что многие материалы, используемые в современной строительной индустрии, не отвечают требованиям экономичности и устойчивого развития. Так отмечается, что в XX в. развилась тенденция преимущественного использования в строительстве стали, цемента, алюминия и пластиков, благодаря быстрому опережающему развитию энергетики на основе органических топлив. Относительная дешевизна энергии в развитых странах привела к расточительному её использованию и распространению энергоемких технологий, а следовательно, к повышению загрязнённости окружающей среды. Мировой энергетический кризис заставляет сегодня правительства многих стран пересмотреть эту политику. Поэтому в строительстве предлагается ориентироваться на широкое использование материалов с низкой и средней энергоёмкостью производства (табл. 3.5, 3.6).

Таблица 3.5

Затраты энергии на производство основных строительных материалов по группам уровня потребления [1]

Материал	Энергия для производства, гДж/т
Низкая энергоёмкость
Песок	< 0,5
Зола-унос	< 0,5
Грунт	< 0,5
Средняя энергоёмкость
Древесина	0,1-5
Силикатный кирпич	0,8-1,2
Бетон	0,8-1,5
Бетонные блоки	0,8-3,5
Гипс	1-4
Кирпич и глиняная черепица	2-7
Сборный бетон заводского изготовл.	1,5-8
Известь	3-5
Высокая энергоёмкость
Цемент	5-8
Гипсовая штукатурка	8-10
Стекло	15-25
Олово, цинк	30-60
Очень высокая энергоёмкость
Пластмассы	50-100
Медь	100
Нержавеющая сталь	100
Алюминий	200-250

Таблица 3.6

Затраты энергии при производстве строительного

материала, отнесённые к его единице прочности [1]

Материал	Затраты энергии на единицу прочности, отн. ед.
Древесные пиломатериалы	53
Бетон	124
Кирпич	167
Железобетон	738
Сталь	1598
Алюминий	9180

Из таблицы 3.6 видно, что древесные материалы, например, с этой точки зрения оказываются в 2-3 раза эффективнее бетона и кирпича, в 14 раз – железобетона, и в 30 раз – стали.

На величину энергоёмкости жизненного цикла материала большое влияние оказывает удалённость места производства от мест добычи сырья и применения произведённого материала. Предпочтение, в этом случае, должно отдаваться естественным материалам местного производства, как имеющим более низкую энергоёмкость жизненного цикла, требующим меньше затрат на транспортировку и более соответствующим местным традициям, “духу” местности. Были определены энергозатраты на строительство домов, построенных из местных материалов и промышленно изготовленных и привозных [1]:

Промышленно изготовленный дом – 1583 мДж/м²;

Частичного промышленного изготовления дом – 1314 мДж/м²;

Изготовленный из местных материалов – 590 мДж/м²

Сравнение этих вариантов показывает, что разница энергозатрат между домом промышленного изготовления и построенного из местных материалов оказалась почти 3 кратной.

Дома, имеющие простую конструкцию, более дешёвые с точки зрения энергозатрат. Сравнивались, например, затраты на строительство односемейных и многосемейных жилых домов. В США на строительство односемейного дома затрачивается в расчёте на единицу площади в 1,5 раза меньше энергии, чем на строительство многоэтажного дома [1].

Полные затраты энергии включают, помимо прочих, затраты на разборку дома, транспортировку и утилизацию строительных материалов после окончания срока их службы. С этих позиций больше энергии требуется на разборку железобетонных и монолитных бетонных конструкций. Более предпочтительны конструкции, выкладываемые из отдельных кирпичей или блоков на растворе. Отмечается, что естественные материалы, которые используются без существенной промышленной обработки, не требуют, как правило больших затрат энергии в процессе своей утилизации [1].

Таким образом, с энергетической точки зрения строительство малоэтажных домов простой конструкции из местных строительных материалов в несколько раз выгоднее, чем многоэтажных домов промышленного изготовления. Такие дома более соответствуют принципам устойчивого развития.

В настоящее время архитекторы и проектировщики за рубежом проводят энергетический анализ всех вновь проектируемых домов на их соответствие требованиям строительных правил. Ограничение энергопотребления часто вводится при этом в качестве нормативной величины, на основании которой исчисляется прогрессивное налогообложение, стимулирующее через сбережение энергии, соблюдение принципов устойчивого развития.