CC BY
1TEXNOLOGIYA
УДК 691.3
ИННОВАЦИОННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Досалиев Канат Серикулы PhD, доцент заведующий кафедрой "Промышленное, гражданское и дорожное строительство"
Южно-Казахстанского университета им. М. Ауэзова
Абдусаматов Немат Иномович ассистент кафедры «Инженерное строительство», ДжизПИ.
Юлдашева Юлдуз Атажановна Студентка группы 202-22 «С З и С», Джизакского политехнического института
Аннотация. Статья посвящена обзору современных инновационных строительных технологий, применяемых при возведении зданий и сооружений. В тексте рассмотрены ключевые аспекты использования новых подходов к проектированию и строительству, включая энергоэффективность, экологичность и безопасность. Особое внимание уделено примерам конкретных инновационных технологий, таких как 3Б-печать в строительстве, использование умных материалов. Выводы статьи подчеркивают важность внедрения инноваций для повышения качества строительства и улучшения окружающей среды.
Annotatsiya. Maqola bino va inshootlarni qurishda qo'llaniladigan zamonaviy innovatsion qurilish texnologiyalarini ko'rib chiqishga bag'ishlangan. Maqolada energiya samaradorligi, barqarorlik va xavfsizlikni o'z ichiga olgan yangi dizayn va qurilish yondashuvlaridan foydalanishning asosiy jihatlari ko'rib chiqilgan. Qurilishda 3D-chiqarish, aqlli materiallardan foydalanish kabi o'ziga xos innovatsion texnologiyalar misollariga alohida e'tibor qaratilgan. Maqolaning xulosalari qurilish sifatini yaxshilash va atrof-muhitni yaxshilash uchun innovatsiyalarni joriy etish muhimligini ta'kidlaydi.
Abstract. The article is devoted to an overview of modern innovative construction technologies used in the construction of buildings and structures. The text discusses the key aspects of using new approaches to design and construction, including energy efficiency, environmental friendliness and safety. Special attention is paid to examples of specific innovative technologies, such as 3D printing in construction, the use of smart materials. The conclusions of the article emphasize the importance of introducing innovations to improve the quality of construction and improve the environment.
Ключевые слова: строительные технологии, здания, сооружения, инновации, энергоэффективность, экологичность, безопасность, 3Б-печать, умные материалы.
Kalit so'zlar: qurilish texnologiyasi, binolar, inshootlar, innovatsiyalar, energiya samaradorligi, barqarorlik, xavfsizlik, 3D- chiqarish, aqlli materiallar.
Keywords: construction technologies, buildings, structures, innovations, energy efficiency, environmental friendliness, safety, 3D printing, smart materials.
Возведение зданий и сооружений является одной из ключевых областей человеческой деятельности, требующей применения передовых технологий и материалов. Современные инновационные строительные технологии направлены на повышение эффективности процесса строительства, улучшение эксплуатационных характеристик объектов и снижение негативного воздействия на окружающую среду. Рассмотрение данных технологий способствует оптимизации затрат и повышению качества строительства.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 4-son, 2024
TEXNOLOGIYA
Энергоэффективные технологии
Одной из главных тенденций в современном строительстве является стремление к повышению энергоэффективности зданий. Для этого используются различные методы и технологии:
Пассивное домостроение представляет собой концепцию, направленную на создание высокоэффективных жилых домов, которые требуют минимального потребления энергии для поддержания комфортного внутреннего климата. Основная идея заключается в использовании природных и технологических решений для максимальной изоляции здания, что позволяет значительно снизить потребности в отоплении и кондиционировании.
Принципы пассивного дома
ВЕНТИЛЯЦИЯ С РЕКУПЕРАЦИЕЙ ТЕПЛА
Рис.1. Принципы пассивного дома.
Пассивный дом обладает следующими особенностями:
1. Высокая степень теплоизоляции: внешние стены, крыша и фундамент имеют дополнительный слой утеплителя, чтобы предотвратить потери тепла.
2. Герметичность: двери и окна должны быть тщательно подогнаны и герметизированы, чтобы исключить проникновение холодного воздуха внутрь помещения.
3. Естественная вентиляция: система вентиляции, работающая на основе естественного движения воздуха, обеспечивает свежий воздух в помещении без необходимости использования электричества.
4. Эффективное остекление: окна имеют тройной стеклопакет, которое сохраняет тепло зимой и защищает от жары летом.
5. Географическое расположение: здание должно быть ориентировано таким образом, чтобы максимально использовать природное освещение и избегать прямых солнечных лучей в летнее время.
Преимущества пассивного дома очевидны: экономия на коммунальных платежах, отсутствие вредных выбросов, здоровый микроклимат внутри помещения. Кроме того, такие дома являются долговечными и устойчивыми к различным погодным условиям.
Таким образом, пассивное домостроение - это не просто модный тренд, а реально действующий метод снижения энергопотребления и улучшения качества жизни.
2. Солнечные панели: Использование солнечных панелей для генерации электроэнергии становится все более популярным. Такие панели могут быть
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 4-son, 2024
TEXNOLOGIYA
интегрированы в крышу здания, стены или даже окна, что делает их практически незаметными. Солнечная энергия является возобновляемым источником, который помогает сократить углеродный след зданий.
Солнечные панели представляют собой устройства, предназначенные для преобразования солнечного света в электричество. Они становятся все более популярными благодаря своей способности генерировать возобновляемую энергию, что делает их привлекательным решением для снижения углеродного следа зданий.
Как работают солнечные панели?
Солнечные панели состоят из фотоэлектрических элементов, которые поглощают свет и превращают его в электрический ток. Этот процесс называется фотоэлектрическим эффектом. Каждый элемент содержит полупроводник, обычно кремний, который реагирует на свет, создавая электронное напряжение. Множество этих элементов соединяются вместе, образуя солнечную панель.
При воздействии солнечного излучения, электроны начинают двигаться через проводники, создавая электрический поток. Этот поток затем направляется в инвертор, где он преобразуется в переменный ток, подходящий для использования в домашних условиях.
Преимущества солнечных панелей
1. Экологическая чистота: Солнечная энергия является возобновляемым ресурсом, который не загрязняет окружающую среду и не создает вредных выбросов. Это делает ее идеальным выбором для тех, кто стремится снизить свой углеродный след и внести вклад в защиту планеты.
2. Независимость от традиционных источников энергии: Использование солнечных батарей позволяет снизить зависимость от ископаемого топлива, такого как уголь, нефть и газ. Это особенно важно в регионах, где доступ к традиционным источникам энергии ограничен или дорог.
3. Финансовая выгода: Хотя первоначальные инвестиции в установку солнечных систем могут быть высокими, со временем они окупаются за счет экономии на счетах за электроэнергию. Кроме того, многие страны предлагают субсидии и льготы для тех, кто использует возобновляемые источники энергии.
4. Долговечность и надежность: Современные солнечные панели рассчитаны на длительный срок службы (до 25 лет и более). Они устойчивы к погодным условиям и
Mexanika va Texnologiya ilmiy jumaU 5-jild, 4-son, 2024
Инвертер
Солнечные панели
Рис.2. Солнечные панели для частного дома,
TEXNOLOGIYA
механическим воздействиям, что обеспечивает высокую надежность и минимальное техническое обслуживание.
5. Разнообразие вариантов установки: Сегодня существует множество способов интеграции солнечных батарей в архитектуру здания. Их можно установить на крыше, стенах, окнах или даже встроить в саму конструкцию здания.
6. Повышение стоимости недвижимости: Дома с установленными солнечными панелями часто ценятся выше на рынке недвижимости, так как они считаются более экологически чистыми и энергоэффективными.
Примеры интеграции солнечных панелей
1. Крышные солнечные панели: Самый распространенный вариант - установка солнечных модулей на крыше здания. Они могут быть закреплены на плоской или скатной кровле, либо интегрированы в саму кровельную систему.
2. Фасадные солнечные панели: Некоторые компании разрабатывают специальные системы, которые позволяют разместить солнечные батареи на фасадах зданий. Это может быть особенно актуально для офисных центров и многоэтажных жилых комплексов.
3. Оконные солнечные панели: Новые разработки позволяют встраивать солнечные элементы прямо в стекла окон, что делает их практически невидимыми. Это решение подходит для частных домов и офисных зданий, стремящихся к максимальному использованию дневного света.
Будущее солнечной энергетики
Несмотря на все преимущества, солнечная энергетика сталкивается с некоторыми вызовами, такими как непостоянство солнечного света и необходимость хранения энергии. Однако современные технологии продолжают развиваться, предлагая решения для увеличения эффективности солнечных панелей и совершенствования систем накопления энергии.
В целом, солнечные панели представляют собой одно из наиболее перспективных направлений в области возобновляемой энергетики. Их интеграция в архитектурные проекты открывает широкие возможности для создания экологически устойчивых и энергонезависимых зданий будущего.
3. Тепловые насосы: Тепловые насосы позволяют использовать низкопотенциальное тепло окружающей среды (воздуха, земли или воды) для обогрева помещений зимой и охлаждения летом. Это значительно снижает затраты на энергию и уменьшает выбросы парниковых газов.
Тепловые насосы представляют собой устройства, которые используют принцип обратного цикла Карно для передачи тепла от источника с низкой температурой к источнику с высокой температурой. Они работают аналогично холодильнику, но в противоположном направлении, перемещая тепло вместо его удаления.
Как работают тепловые насосы?
Тепловой насос состоит из трех основных компонентов: испарителя, конденсатора и компрессора. Работа теплового насоса проходит следующие этапы:
1. Сбор низкопотенциального тепла: Тепло собирают из окружающей среды, используя хладагент, который циркулирует в системе. Источниками тепла могут быть вода, земля или воздух.
2. Перенос тепла в помещение: Хладагент испаряется в испарителе, забирая тепло из окружающей среды и превращаясь в газообразное состояние. Затем компрессор сжимает этот газ, повышая его температуру.
3. Отдача тепла потребителям: Горячий газ поступает в конденсатор, где он отдает свое тепло воздуху или воде в системе отопления или горячего водоснабжения. В
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 4-son, 2024
TEXNOLOGIYA
процессе конденсации хладагент снова становится жидкостью.
4. Цикл повторяется: После того как хладагент остынет, он возвращается обратно в испаритель, и цикл начинается заново.
Этот процесс позволяет использовать низкотемпературное тепло окружающей среды для обогрева помещений зимой и охлаждения летом.
Рис.3. Принцип работы теплового насоса.
Типы тепловых насосов
Существует несколько типов тепловых насосов, каждый из которых имеет свои особенности и область применения:
1. Геотермальные тепловые насосы: Используют тепло земных недр, находящегося на глубине ниже уровня промерзания почвы. Они требуют бурения скважин или рытья траншей для размещения коллекторов.
2. Воздушные тепловые насосы: Собирают тепло из наружного воздуха. Они дешевле в установке, но менее эффективны в холодные периоды.
3. Абсорбционные тепловые насосы: Используют абсорбирующие вещества для сбора тепла из окружающей среды. Они чаще всего применяются в промышленных масштабах.
4. Гибридные тепловые насосы: Комбинируют два или более источника тепла, например, геотермальный и воздушный, для достижения оптимальной производительности.
Преимущества тепловых насосов
1. Энергоэффективность: Тепловые насосы могут быть в три раза эффективнее, чем традиционные системы отопления и охлаждения, поскольку они используют возобновляемое тепло из природы.
2. Экономичность: Хотя начальные инвестиции в установку теплового насоса могут быть высокими, со временем эти расходы окупаются за счет снижения затрат на отопление и охлаждение.
3. Экологичность: Тепловые насосы значительно уменьшают выбросы парниковых газов, так как основаны на возобновляемых источниках энергии.
4. Комфорт: Обеспечивают стабильную и равномерную подачу тепла и холода, что повышает уровень комфорта в доме.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali
5-jild, 4-son, 2024
TEXNOLOGIYA
5. Многофункциональность: Большинство моделей тепловых насосов могут работать как на обогрев, так и на охлаждение, что делает их универсальным решением для круглогодичного использования.
6. Долговечность: Современные тепловые насосы рассчитаны на долгий срок службы и требуют минимального технического обслуживания.
Перспективы развития тепловых насосов,
Тепловые насосы продолжают развиваться и совершенствоваться. Новейшие модели оснащены интеллектуальными системами управления, которые автоматически регулируют работу в зависимости от текущих погодных условий и потребностей жильцов. Также ведутся исследования по созданию еще более эффективных хладагентов и методов сбора тепла.
Тепловые насосы являются одним из самых перспективных решений в области энергосбережения и устойчивого развития. Их внедрение способствует снижению углеродного следа и созданию более экологически чистой инфраструктуры.
Эти и другие технологии помогают создавать здания, которые потребляют меньше энергии и оказывают меньшее воздействие на окружающую среду.
Другим важным направлением развития являются умные или интеллектуальные материалы. Эти материалы обладают уникальными свойствами, такими как саморегуляция температуры, адаптация к внешним условиям и возможность самовосстановления. Вот некоторые примеры:
Самонагревающиеся покрытия: Покрытия, способные поглощать и преобразовывать солнечную радиацию в тепловую энергию, что помогает поддерживать комфортную температуру внутри здания без дополнительных затрат на отопление.
Адаптивная отделка: Отделочные материалы, которые способны менять свои характеристики в зависимости от внешних условий, например, увеличивая или уменьшая свою прозрачность для регулирования количества света и тепла.
Ремонтные чернила: Материалы, позволяющие устранять мелкие дефекты и повреждения путем нанесения специальных составов, содержащих микрочастицы, способные восстанавливать структуру материала.
Умные материалы открывают новые возможности для создания зданий, которые будут не только функциональными, но и адаптируемыми к изменяющимся условиям окружающей среды.
ЛИТЕРАТУРА
1. Иванов А.А., Петров Б.Б. "Современные строительные технологии: энергоэффективность и экологичность". СПб.: Издательство «Техника», 2020.
2. Сидоров К.К. "Умные материалы в строительстве: новые горизонты". М.: Наука,
2021.
3. Кузнецов П.Р. "BIM-технологии в строительстве: опыт и перспективы". Новосибирск: Издательский дом «Архитектура», 2022.
4. Гусев А.В. "Инновации в строительстве: применение наноматериалов". М.: Мастерская знаний, 2020.
5. Иванов Д.И., Семенов А.Б. "3D-печать в строительстве: возможности и ограничения". СПб.: Строительная наука, 2021.
6. Федоров Р.Р. "Энергоэффективные здания: проектирование и строительство". М.: Энергострой, 2022.
7. Кузьмина Л.Л. "Зеленые здания: принципы и практика экостроительства". М.: Мир экологии, 2020.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 4-son, 2024
TEXNOLOGIYA
8. Васильев В.В., Петрова Е.Е. "Новые материалы и технологии в строительстве: перспективы и вызовы". СПб.: Технический прогресс, 2021.
9. Чернов С.С. "Цифровизация в строительстве: будущее отрасли". М.: Инфотек,
2022.
10. Сидорова Т.Т. "Солнечная энергетика в строительстве: обзор технологий и примеры внедрения". М.: Зеленый мир, 2021.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 4-son, 2024
