CC BY
2
DOI -10.32743^^^.2024.129.12.18867
СТРАТЕГИИ УЛУЧШЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ЧЕРЕЗ ИНТЕГРАЦИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
Онлабаев Кайсар Талгатович
технический директор, ТОО "СемАрко" Республика Казахстан, г. Астана E-mail: [email protected]
STRATEGIES FOR IMPROVING THE CONSTRUCTION PROCESS THROUGH THE INTEGRATION OF ENVIRONMENTALLY FRIENDLY MATERIALS
Kaisar Onlabayev
Technical Director, SemArco LLP, Kazakhstan, Astana
АННОТАЦИЯ
Строительная отрасль является значительным источником экологических проблем, включая высокие выбросы CO2, истощение природных ресурсов и образование отходов. В данной статье рассматриваются перспективы применения экологически чистых материалов для минимизации воздействия на окружающую среду. Основное внимание уделяется таким материалам, как торфяные блоки, CLT-панели и неавтоклавный газобетон, которые характеризуются высокими теплоизоляционными и экологическими показателями. Рассматривается строение CLT-панелей, а также потенциал их использования в Казахстане. Анализ также охватывает технологические, социально-политические и культурные барьеры их внедрения, в том числе в контексте Казахстана. В статье рассматривается концепция жизненного цикла (КЖЦ), она предполагает определение стратегии и основных мероприятий внедрения технологии в строительной отрасли Казахстана. Отдельное внимание уделяется технологии информационного моделирования строительных объектов, применяемый на практике в Казахстане, а также поднимается вопрос актуальности использования международных систем сертификации и создания собственных аналогов. Обсуждаются стратегии повышения использования экоматериалов, включая обновление нормативных актов, образовательные программы и экономические стимулы. В заключение подчеркивается важность комплексного подхода к развитию экологического строительства посредством стандартов, сертификации и государственных закупок.
ABSTRACT
The construction industry is a significant source of environmental problems, including high CO2 emissions, depletion of natural resources and waste generation. The article discusses the prospects of using environmentally friendly materials to minimize the impact on the environment. The main focus is on materials such as peat blocks, CLT panels and non-autoclaved aerated concrete, which are characterized by high thermal insulation and environmental performance. The analysis also covers technological, socio-political and cultural barriers to their implementation, including in the context of Kazakhstan. Strategies to increase the use of eco-materials are discussed, including updating regulations, educational programs and economic incentives. In conclusion, the importance of an integrated approach to the development of ecological construction through standards, certification and public procurement is emphasized.
Ключевые слова: экологически чистые материалы, устойчивое строительство, торфяные блоки, CLT-панели, неавтоклавный газобетон, выбросы CO2, экологизация.
Keywords: environmentally friendly materials, sustainable construction, peat blocks, CLT panels, non-autoclaved aerated concrete, CO2 emissions, greening.
Введение
Строительный сектор является одним из крупнейших источников глобальных экологических проблем, ответственных за значительные выбросы углекислого газа, истощение ресурсов и образование отходов. В настоящее время на долю строительства
приходится до 40% глобальных выбросов С02, что усугубляет глобальное потепление из-за парникового эффекта. Промышленность потребляет около 30% сырья, 35% энергии и 12% питьевой воды, а также производит почти 50% твердых городских отходов [7].
Библиографическое описание: Онлабаев К.Т. СТРАТЕГИИ УЛУЧШЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ЧЕРЕЗ ИНТЕГРАЦИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 12(129). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/18867
Эти тревожные цифры требуют пересмотра традиционных методов строительства. Внедрение экологически чистых материалов предлагает потенциальное решение для снижения воздействия на окружающую среду при обеспечении устойчивого развития. Целью данной статьи является изучение видов экологически чистых материалов, их свойств и системных проблем, препятствующих их внедрению в строительную отрасль, с акцентом на Казахстан. Также будут предложены стратегии для более эффективного использования этих материалов.
Методы и материалы
В этом исследовании используется подход обзора литературы, обобщающий данные из различных научных и отраслевых источников об экологических материалах в строительстве. Был проведен сравнительный анализ для оценки экологических и функциональных характеристик экологических материалов, таких как торфяные блоки, панели СЬТ и неавтоклавный газобетон. В исследовании также рассматриваются социально-политические и технологические факторы, влияющие на внедрение этих материалов, с акцентом на проблемы, характерные для Казахстана.
Анализ существующей литературы показал, что современные подходы к архитектурно-экологической реновации зданий, как это описано в работе Здора Н.С. [1-2], включают различные методы, способствующие повышению экологичности в строительстве. Кроме того, Здор также исследовал новые направления в архитектуре общественных зданий, которые подчеркивают важность интеграции экологических стандартов в современные проекты. Карапетян К.П. [3] провел анализ специфики и проблем применения эко-материалов в строительной практике, что позволило углубить понимание основных вызовов на рынке экологических материалов.
Крохин Д.Н. [4] в своей работе уделил внимание важности экологически чистого строительства как ключевого аспекта создания экологически безопасных зданий. Тухарели В.Д. [6] представил инновационный подход к экологическому строительству, подчеркивая его значимость для развития строительной индустрии. Айша Окушева [5] сравнила опыт внедрения экологических практик в строительстве за рубежом и в Казахстане, что позволило выявить значительные различия в подходах и стратегии применения эко-материалов.
Результаты
Экологические материалы можно разделить на две большие категории, полностью экологически чистые и экологически приемлемые материалы. Полностью экологически чистые материалы являются природными, возобновляемыми и оказывают минимальное воздействие на окружающую среду на протяжении всего срока их службы. Распространенными примерами являются древесина, торф, глина и натуральные клеи. Экологически приемлемые материалы, такие как кирпич, бетон и некоторые металлы, могут быть использованы повторно, что снижает их воздействие на окружающую среду [7].
Торфяные блоки получают из торфяных ресурсов, которые на территории Казахстана добывают на территориях водораздела рек Тобол и Ишим, берега реки Иртыш, районах Алатау. Эти блоки используются в основном для теплоизоляции, обеспечивая высокую тепловую эффективность (0,64...0,08 Вт/м°С) и долговечность до 75 лет . Они также экономичны, снижая затраты на строительство стен до 50% по сравнению с традиционными материалами, такими как изоляция из минеральной ваты. Они также экологичны, что отображено на таблице 1.
Таблица 1.
Экологические свойства торфоблока в сравнении с традиционными строительными материалами [3]
Наименование Кирпич Бетон Торфоблок
Возобновляемость ресурсов Используемая в составе глина -невозобновляемый ресурс. Используемые в составе песок и гравий -невозобновляемые ресурсы. Полностью возобновляемый. Согласно данным Русского географического общества, запасов торфа в России больше, чем в сумме запасов нефти и газа. В мировом объеме на Россию приходится более 50% запасов. Вместе с тем восстановление торфяников после добычи торфа критически важно для поддержания экологического баланса.
Воздействие на экологию при производстве Из-за высокой температуры обжига имеет значительное воздействие на окружающую среду. Обладает значительным углеродным следом из-за процессов, связанных с производством клинкера. При производстве затрачивает сравнительно меньшее количество энергии и почти не имеет выбросов (не требует высоких температур для обжига). Однако добыча торфа может приводить к выделению углекислого газа и метана, что негативно сказывается на изменении климата.
Наименование Кирпич Бетон Торфоблок
Утилизация отходов Переработка возможна, но процесс достаточно трудоемкий. Имеет высокую сложность и стоимость переработки. Использованный торфоболок может быть полностью переработан с низким уровнем ресурсозатрат.
Влияние на здоровье Оказывает негативное воздействие на здоровье во время производства Может содержать радон и другие радиоактивные элементы (в зависимости от источника заполнителей). Снижает уровень радиации, проникающей в здание через наружные ограждающие конструкции до 5 раз, обладает бактерицидными свойствами. Устойчив к гниению и грызунам. Имеет низкую химическую активность и не выделяет вредных летучих органических соединений
Однако при добыче торфа необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать выбросов парниковых газов, поскольку торфяники накапливают большое количество С02 и метана.
Панели СЬТ состоят из деревянных досок, склеенных между собой под прямым углом, что обеспечивает прочность, сравнимую со сталью или бетоном, но имеют при этом значительно меньший вес [2]. Это уменьшает необходимость в глубоком
фундаменте и упрощает транспортировку и монтаж, что было продемонстрировано при строительстве 350-метрового деревянного небоскреба в Токио. Панели СЬТ огнестойки и обеспечивают лучшую теплоизоляцию по сравнению с традиционными материалами, что делает их надежной альтернативой многоэтажным зданиям, пример здания из панелей СЬТ представлен на рисунке 1.
Рисунок 1. Дома из CLTпанелей [3]
Несмотря на их экологические преимущества, высокая стоимость строительства остается проблемой в Казахстане.
Неавтоклавный газобетон производится с минимальными затратами энергии, без применения высоких температур и давления, которые обычно требуются в автоклавных процессах. Он обеспечивает отличную теплоизоляцию и низкое энергопотребление при производстве, что делает его более экологичным вариантом по сравнению с традиционным бетоном. Неавтоклавный газобетон также способствует поддержанию здоровой окружающей среды внутри помещений, поскольку он не выделяет вредных летучих органических соединений.
Внедрение экологических материалов сталкивается с рядом препятствий, включая технологические,
экономические и культурные факторы [5]. Инвестиции в экологически устойчивые строительные проекты могут оказаться значительно выше, чем в традиционные. Это объясняется дополнительными расходами на экологичные материалы, энергоэффективные системы и зелёные технологии. Такие затраты могут стать серьёзным барьером для многих девелоперов и инвесторов. Производство экологически чистых материалов требует специальных технологий и инфраструктуры, которые не всегда доступны, особенно в менее развитых регионах. Недостаточный уровень знаний о «зелёном» строительстве у застройщиков, архитекторов, инженеров и других специалистов отрасли. Профессиональное обучение и просветительские программы могут повысить осведомлённость и развить необходимые навыки в этой сфере [5].
Обсуждение
Хотя экоматериалы предлагают многообещающие решения для снижения воздействия строительства на окружающую среду, их внедрение в основную практику требует решения ряда системных проблем. Во-первых, необходимы согласованные усилия по обновлению строительных норм и правил, которые ограничивают использование инновационных материалов, таких как СЬТ-панели. Образовательные и просветительские кампании также должны пропагандировать преимущества экоматериалов для преодоления культурного сопротивления. Государственные субсидии или налоговые льготы для экоматериалов могли бы помочь снизить первоначальные ценовые барьеры, стимулируя большее число строителей и девелоперов внедрять экологически чистые методы [2].
Технологические достижения в производственных процессах, такие как повышение энергоэффективности добычи торфа или усовершенствование производства неавтоклавного газобетона, могли бы еще больше повысить жизнеспособность этих материалов. Сотрудничество между отраслями -технологиями, политикой, культурой - станет ключом к преодолению существующих недостатков в области внедрения экологически чистых материалов.
Анализ проблемных областей, связанных с применением эко-материалов в строительстве и архитектуре Казахстане, показывает, что несмотря на растущий интерес к устойчивому развитию и экологически ориентированным практикам, внедрение эко-материалов сталкивается с рядом значительных проблем. Эти проблемы охватывают как институциональные барьеры, так и недостатки в организации
и регулировании применения эко-материалов в жизненном цикле здания, государственных закупках, сертификации и стандартизации. Концепция жизненного цикла здания предполагает оценку экологичности материалов на всех этапах создания объекта - от разработки и строительства до эксплуатации и утилизации. Этот подход значительно расширяет понимание экологической нагрузки на каждый строительный проект. При этом эко--материалы должны оцениваться не только по своим номинальным качествам, но и в контексте полного цикла их использования в строительстве, что даёт более точную оценку их экологичности. Понятие КЖЦ расписано в Законе о государственно-частном партнёрстве, принятом в РК в октябре 2015 года. Внедрение КЖЦ в Казахстане связано с технологией информационного моделирования строительных объектов (ТИМСО). Она предполагает определение стратегии и основных мероприятий внедрения технологии в строительной отрасли Казахстана, а также выработку подходов к формированию и актуализации цифровой документации для этапов создания и эксплуатации строительного объекта.
Другая стратегия улучшения строительного процесса через интеграцию экологически чистых материалов основывается на «зелёных» госзакупках. Этот подход основывается на минимизации воздействия на окружающую среду через поддержку возобновляемых ресурсов и социально ответственных производств. Однако практика «зелёных» закупок в странах СНГ развита слабо из-за отсутствия чётких экологических стандартов для товаров и услуг, что отображено на рисунке 2.
Готовы покупать
Рисунок 2. Результаты социологического опроса по вопросам значимости экологичности жилья [4]
В начале 2023 года в Казахстане вступили в силу требования об обязательном использовании ТИМСО при проектировании технологически сложных объектов. С 2025 года переход на ТИМСО для технически сложных объектов станет обязательным. Для сбора и хранения данных, касающихся объектов ТИМСО, создан «Государственный банк информационных моделей» [5].
Для успешного развития «зелёных» закупок необходимы чёткие экологические стандарты, система маркировки и экоспецификаций, а также повышение осведомлённости поставщиков и закупщиков. Без этих компонентов экологически ответственные закупки сталкиваются с рядом трудностей, включая низкое качество закупаемой продукции и недостаточную экологичность материалов.
Другой ключевой элемент развития экологического строительства - создание системы сертификации и стандартов. Международные системы, такие как LEED, BREEAM и DGNB, обеспечивают всестороннюю оценку экологичности объектов на всех этапах их жизненного цикла [6]. Эти стандарты помогают контролировать как экологические, так и экономические показатели зданий. В Казахстане по инициативе Совета по зелёному строительству была создана система экологической сертификации
декабрь, 2024 г.
зданий «ОМШ». Она учитывает экономические, климатические и отраслевые особенности страны. Эти стандарты оценивают экологичность, энергоэффективность, а также использование зелёных технологий и материалов, подчеркивая важность применения экологически чистых и устойчивых строительных решений.
Заключение
Экологические материалы обладают значительным потенциалом для снижения воздействия строительной отрасли на окружающую среду, особенно в плане выбросов углекислого газа, отходов и потребления ресурсов. Однако успешное внедрение этих материалов зависит от преодоления технологических, экономических и культурных барьеров. Обновляя нормативные акты, предоставляя финансовые стимулы и способствуя общественному признанию, строительная отрасль может предпринять значительные шаги на пути к устойчивому развитию. Такие стратегии, как продвижение СЬТ-панелей, торфяных блоков и неавтоклавного газобетона, предлагают очевидные пути снижения воздействия отрасли на окружающую среду при сохранении эксплуатационных характеристик и долговечности.
Список литературы:
1. Здор, Н.С. Методы архитектурно-экологической реновации промышленных зданий под общественную функцию / Н.С. Здор // Инженерный вестник Дона : электронный журнал. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metody-arhitekturno-ekologicheskoy-renovatsii-promyshlennyh-zdaniy-pod-obschestvennuyu-funktsiyu. - Дата публикации: 2023.
2. Здор, Н.С. Новейшие направления формирования архитектуры общественных зданий и сооружений / Н.С. Здор // Инженерный вестник Дона : электронный журнал. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/noveyshie-napravleniya-formirovaniya-arhitektury-obschestvennyh-zdaniy-i-sooruzheniy. - Дата публикации: 2024.
3. Карапетян, К.П. Эко--материалы в современном строительстве и архитектуре России: специфика и проблемы применения / К.П. Карапетян // АПНИ : электронный журнал. - URL: https://apni.ru/article/10170-eko-materialy-v-sovremennom-stroitelstve-i-arhitekture-rossii-specifika-i-problemy-primeneniya. - Дата публикации: 2024.
4. Крохин, Д.Н. Экологически чистое здание - результат экологически чистого строительства / Д.Н. Крохин // Экономика строительства : электронный журнал. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n7ekologicheski-chistoe-zdanie-rezultat-ekologicheski-chistogo-stroitelstva. - Дата публикации: 2023.
5. Окушева, А. Развитие зеленого строительства в Казахстане: вызовы и перспективы / А. Окушева // Economic research institute : электронный журнал. - URL: https://eri.kz/ru/Mnenija/id=640. - Дата публикации: 2024.
6. Тухарели, В.Д. Экологическое строительство как инновационный подход в строительной индустрии / В.Д. Тухарели, А.В. Тухарели, Ю.В. Ли // Инженерный вестник Дона : электронный журнал. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n7ekologicheskoe-stroitelstvo-kak-innovatsionnyy-podhod-v-stroitelnoy-industrii. -Дата публикации: 2018.
7. Яковчиц, О.Н. Внедрение экологии в строительство: сравнение зарубежного опыта и отечественного / О.Н. Яковчиц, А.С. Хохлова // Системные технологии : электронный журнал. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vnedrenie-ekologii-v-stroitelstvo-sravnenie-zarubezhnogo-opyta-i-otechestvennogo. -Дата публикации: 2021.
