Жилье оказывается важным фактором способным существенно повлиять на решение все более обостряющихся глобальных проблем.
Данная работа посвящена проблематике формирующегося в настоящее время движения, ставящего своей целью переход к экологическим жилищам. Эта обширная тема требует рассмотрения на разных уровнях, касающихся вопросов строительства и эксплуатации отдельных домов на уровне жилой среды и поселений. Исходя из выше сказанного, целью моей работы стала разработка проекта сельского экожилья (дом + приусадебный участок).
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 456.5 КБ |
XVI Ставропольская краевая открытая научная конференция школьников
Секция: экология
Название работы "Проект сельского экодома для ст. Расшеватской".
Автор работы: Богданов Денис
Место выполнения работы: ГОУ национальная (русская) гимназия №9 станицы Расшеватской Новоалександровского района Ставропольского края.
Научный руководитель: Певкина Е.В.
Ставрополь, 2005
Содержание
Введение. Стр.3
I.Экологическая безопасность сельского домовладения. Стр.4
II. Реализация проекта "Экодом". Стр.6
II. 1. Определение удельной теплоёмкости материала. Стр.6
II. 2. Географическое положение и климатические
особенности Новоалександровского района Стр.6
II. 3. Собственно проект. Стр.7
II. 4. Рекомендации по переходу к экодому уже сейчас Стр.9
Заключение. Стр.9
Список литературы. Стр.10
Приложения.
Приложение 1. Определение удельной теплоемкости некоторых строительных материалов. Стр.11
Приложение 2. Овощной севооборот. Стр.12
Приложение 3. Культурооборот для зимней теплицы. Стр.12
Приложение 4. Несколько практических советов как вы
можете помочь природе. Стр.13
Приложение 5. Генеральный план застройки. Стр.15
ВВЕДЕНИЕ.
Дом является самым часто встречающимся словом в Библии. Известно выражение: "Мы создаем себе дома, а затем они создают нас". Его можно было бы без большого преувеличения перефразировать следующим образом: "Мы создаем себе жилища, а затем они формируют наш мир".
Современное жилье требует для своего существования больших инженерных сетей и поддерживающих их отраслей промышленности. Экологический ущерб окружающей среде современная застройка наносит как непосредственно, так и через инженерную инфраструктуру и обслуживающий ее производственный сектор. Сравнительно с прошлой, доиндустриальной и индустриальной эпохой, этот ущерб оказывается критически большим, в связи с чем жилье является антиэкологичным. Несмотря на высокий уровень внутриквартирных санитарных условий, следует признать, что постиндустриальное жилье способствует заболеваниям и вырождению людей из-за оторванности от природы, не предоставления возможностей для нормального физического труда, общего ухудшения экологических условий.
Еще сравнительно недавно было распространено мнение о том, что, если мы хотим избежать наносимого природе ущерба, то альтернативой жизни с современным уровнем бытовых удобств является возвращение в пещеры. Иначе говоря, экологический ущерб оправдывался как неизбежное зло, сопровождающее цивилизацию, как неизбежная плата за привычный уровень бытовых удобств. Сейчас становится ясно, что этот взгляд устарел. Современные технологии открыли возможность третьего пути, на котором возможным оказывается построение жилищ с одной стороны обеспечивающих достойную человеку жизнь и с другой стороны кардинально снижающих негативное воздействие их на природную среду.
Таким образом, жилье оказывается важным фактором способным существенно повлиять на решение все более обостряющихся глобальных проблем.
Данная работа посвящена проблематике формирующегося в настоящее время движения, ставящего своей целью переход к экологическим жилищам. Эта обширная тема требует рассмотрения на разных уровнях, касающихся вопросов строительства и эксплуатации отдельных домов на уровне жилой среды и поселений. Исходя из выше сказанного, целью моей работы стала разработка проекта сельского экожилья (дом + приусадебный участок).
При изучении этой проблемы были реализованы следующие задачи:
I. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ СЕЛЬСКОГО ДОМОВЛАДЕНИЯ
(анализ современного состояния проблемы).
Экодомом можно считать дом, удовлетворяющий следующим требованиям:
Во-первых. На энергоснабжение жилых и общественных зданий в странах с умеренным климатом тратится около трети всей потребляемой энергии, таким образом, потенциал энергосбережения в жилищном секторе весьма велик. Для снабжения энергией экодомов естественно использование энергии возобновляемых источников (ВИЭ). Было бы неверным утверждать, что ВИЭ экологически безупречны, но экологический ущерб от них несравненно меньше чем от традиционной энергетики (1-5)
Во-вторых. Для строительства экодома должны использоваться местные строительные материалы, малозатратные по способу добычи, переработке, перевозке, позволяющие применять технологии строительства дома без тяжелой техники. После окончания эксплуатационного цикла экодома, материалы должны быть естественным образом утилизированы на месте. Применение таких материалов делает экодом доступным малообеспеченным слоям населения (1,2, 6,7).
В-третьих. При эксплуатации экодома необходимо применять естественные биоинтенсивные технологии, включающие в себя автономную переработку и утилизацию органических отходов (твердых, жидких), используемых для повышения плодородия почвы, выращивания сельхозпродукции, а также для выращивания компостных культур для удобрения сада-огорода без привоза удобрений извне. Тем самым экодом должен обеспечить накапливание экологического ресурса участка, на котором он построен (1-3, 6,7).
В-четвертых. Полезность и желательность растений в доме и вокруг него не требует доказательств. Растения в доме могут улучшать гигиенические условия, эстетические качества жилища, плодоносить и урожай при этом может быть далеко не символический. Таким образом, экодом будет предоставлять своим обитателям большие возможности для занятием растениеводством, как в доме, так и на прилегающем участке (2, 7-9, 15).
В-пятых. За последние десятилетия домашний быт людей подвергся нашествию множества химических препаратов, пластиков, синтетических веществ. Большинство людей знают об опасном загрязнении окружающей среды, однако серьезно недооценивают уровни загрязнения внутри дома. Заметную токсическую дозу жильцы получают из-за пользования многочисленными инсектицидами и зооцидами (1, 6, 7, 18).
В-шестых. Источником электромагнитных полей в домах является электропроводка и многочисленные электроприборы. С помощью комплекса мероприятий их уровень в экодоме может быть существенно понижен (7,17-19).
В-седьмых. Современному человеку экодом может показаться весьма сложным, однако для того, кто в нем вырастет, напротив, нынешние дома покажутся слишком примитивными. Для ребенка сама жизнь в экодоме будет помимо прочего естественным техническим и экологическим университетом (17-19).
В-восьмых. На человека отрицательно действуют не только загрязненный воздух, повышенный шум, электромагнитные поля, но и не соответствующая физиологическим потребностям видимая среда. В современную эпоху визуальная среда приобрела в основном характер монотонный либо агрессивный. Это соответственно негативно сказывается на здоровье и психическом самочувствии людей. Специалисты считают, что с помощью малоэтажной застройки, созданной по индивидуальным проектам, можно значительно легче придать улицам соразмерный человеку и благоприятный для зрения вид (17-19).
Говорить об экономической приемлемости или неприемлемости экожилья, то же самое, что и рассуждать о том, не слишком ли дорог спасательный круг для утопающего. В настоящее время отдельный экологический дом в силу того, что это будет новый, уникальный, еще не отработанный продукт, будет в целом дороже аналогичного дома выполненного по традиционным схемам. Дома переходного типа, использующие отдельные проверенные и удачные находки в строительстве эффективных домов, могут уже сейчас быть более дешевыми, чем обычные. При этом надо еще иметь в виду не учитываемую сейчас в цене стоимость уменьшения экологического ущерба при эксплуатации переходных домов.
В полной мере преимущества экодомов проявятся при их массовом строительстве. Это будет и удешевление строительства и эксплуатации жилых районов, в связи с резким сокращением необходимой инженерной и производственной инфрастуктуры и более рациональным использованием территорий и улучшение экологической обстановки, многочисленные социальные выгоды и т.д.
II. Реализация проекта "Экодом".
II.1. Определение удельной теплоемкости материала.
Экожилье должно строиться из доступных и экологичных материалов, кроме того, оно должно сохранять тепло. Лучше раз утеплить дом, чем все остальное время его топить.
Удельная теплоемкость строительных материалов определялась путем измерения работы, совершенной при пластической деформации (см. приложение 1) (11, 12).
Результаты измерений показывают, что большую теплоемкость имеют дерево и солома. Хотя дома, построенные из этих строительных материалов, дольше прогреваются, но они и дольше сохраняют полученное тепло, а летом в них прохладнее. Кроме того, солома имеет теплопроводность в 7 раз ниже, чем кирпич, и в 4 раза ниже, чем дерево (по справочным данным). Соответственно во столько же раз снижаются и объемы топлива, необходимые для прогрева помещения.
Соломенные стены легко дышат, не выделяют вредных веществ, обладают превосходной шумоизоляцией.
Соломенные дома легко разбираются, использование соломы в качестве строительного материала снимает проблему утилизации строительного мусора после окончания сроков службы дома — проблемы, которая остро стоит в последнее время.
II.2. Географическое положение и климатические особенности Новоалександровского района.
Новоалександровский район расположен в северо-западной части Ставропольского края, расположен в третьей агроклиматической зоне Ставропольского края, зоне неустойчивого увлажнения.
За год выпадает 450-550 мм осадков.
Продолжительность зимнего периода около 85 дней. Зима неустойчивая, мягкая, со средней месячной температурой воздуха в январе от –3.5 до –50С. Минимальная температуры могут достигнуть –340 С. Снежный покров тоже неустойчив, высота его достигает 5-8 см.
Устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через 0 в сторону повышения, то есть начало весны приходится на начало марта. Весенние заморозки прекращаются обычно в середине апреля, поздние могут быть в первой декаде мая.
Лето начинается 6-12 мая и заканчивается 22-26 сентября. Оно сухое и жаркое. Средняя месячная температура июля 23-24ºС, максимальная 42ºС. Осадки кратковременные, преимущественно ливневые. За период активной вегетации выпадает 250-300 мл. Осень теплая и продолжительная, но возвраты холодов и заморозки довольно часты. Осенние заморозки обычно начинаются 15-20 октября, ранние возможные в середине сентября. Конец осени наступает в первой пятидневке декабря. Безморозный период продолжается 180-190 дней.
Новоалександровский район расположен в Предкавказской почвенной провинции. В почвенном покрове преобладает сверхмощные, мощные и средне мощные карбонатно-мицелярные черноземы, среди которых различаются подтипы обыкновенных и каштановых черноземов. Черноземы предкавказские сверхмощные залегают на покровных лессовидных суглинках. Для описываемых черноземов характерна большая мощность гумусовых горизонтов.
II.3. Собственно проект
Предполагаемый проект экоподворья, расположеного на четырнадцати сотках, разработан на семью из четырех человек (см. приложение 5).
При планировании участка я стремился к максимальному уменьшению размеров придомового участка, изымаемого из природы (площадь самого дома и площадок с твердым покрытием). Исходя из этого, дом имеет два уровня, ориентирован ближе к проезжей части улицы, тем самым уменьшена территория твердого покрытия (подъездные и пешеходные дороги).
Главными инженерными элементами с активными компонентами солнечной архитектуры, влияющими на архитектуру экодома, являются расположенные на крыше солнечные коллекторы для нагрева воздуха и воды, солнечные батареи и пристроенная с юга теплица. Под домом располагается суточный и сезонный аккумулятор. Дом оборудуется системой принудительной вентиляции, обеспечивающий воздухообмен и обогрев помещения.
Предложенное мною расположение и строительство дома предполагает его южную ориентацию (для максимального съема солнечной энергии), наличие буферных зон (теплицы с юга, гараж с севера, веранды с запада).
Я предлагаю строительство дома из прессованных соломенных блоков. Это обеспечит снижение стоимости квадратного метра жилья в два раза.
Технология строительства дома из соломы проста. На фундаменте ставится деревянный каркас, внутри различными способами закрепляются прессованные соломенные блоки, которые можно укладывать на раствор, прошивать арматурой или горбылем. Так для дома площадью 70-100 квадратных метров достаточно ржаной соломы с 4-5 гектаров. Затем дом необходимо гидроизолировать — штукатурить по сетке или без нее.
Участок под экодом должен иметь лесозащитную полосу с западной стороны. Для полосы я рекомендую использовать следующие породы древесных культур: для первого яруса — это тополь, липа, для второго яруса — каштан конский, орех грецкий, черемуха обыкновенная, третьего яруса — декоративные кустарники: сирень, калина, чебушник. Выбор сделан на основе сравнительно большего поглощения углекислого газа и пыли из атмосферы и выделения максимального количества кислорода этими культурами.
Приусадебный участок позволит решить несколько задач: производство сельскохозяйственной продукции, которое позволит обеспечить значительную долю продуктов питания для семьи, выращивание на продажу части продукции; утилизация органических отходов (для повышения биологической активности почвы); организация отдыха и физического труда. Требования к ведению приусадебного участка, наравне с традиционными, включают применение биоинтенсивных методов и методов пермакультуры. На участке будет использоваться шестипольный севооборот (схема в приложении 2). В схеме заложена возможность использования совместных посадок культур с фитонцидными растениями, что позволяет не использовать ядохимикаты. Совместный посев кукурузы и огурцов обеспечит лучшее использование солнечной энергии.
Часть участка будет засажена многолетними садово-ягодными культурами: 4 дерева + яблони летних, осенних и зимних сортов, 2 дерева + груши летних и зимних сортов, по два дерева сливы и вишни, по одному дереву черешни и абрикоса, 10 кустарников красной смородины, 5 кустов крыжовника, малина и земляника.
На приусадебном участке я размещу миникроликоферму (эта отрасль доходна, безотходна и экологична) и пасеку для опыления сада и получения продукции пчеловодства (мед, воск, прополис).
Часть приусадебного участка, предназначенная для организации отдыха, будет декорироваться миксбордерами и пермакультурами, состоящими из дикорастущих степных видов, которые будут создавать сконструированную экосистему с признаками естественных экосистем: устойчивостью, способностью к восстановлению, ярусностью и многообразием полезных видов. Вместо газонных смесей, которые прихотливы в условия нашего климата, я буду использовать спорыш птичий, который засухоустойчив, устойчив к вытаптыванию, низкорослый. На этой территории я размещу несколько кустов бактерицидного можжевельника казацкого, лоха серебристого, тисса ягодного, несколько кустов барбариса обыкновенного, которые используются не только для создания красивой картинки, но и для получения полезных съедобных плодов.
Новоалександровский район относится к шестой световой зоне СК по освещенности, поэтому для зимней обогреваемой теплицы рекомендую следующие культурообороты (см. приложение 3). В теплице выращиваются и комнатно-декоративные культуры для зимнего сада (например, калатея, пуансетия, папоротники, орхидейные).
Индивидуальную стокоочистную установку в экодоме я бы сделал с дифференцированными выходами по различным видам загрязненных вод. Стоки на них могут очищаться до поливного качества и использоваться для полива на придомовом участке. Для полива будет также использоваться дождевая вода, собранная с твердых поверхностей участка (крыши, твердого покрытия).
II.4. Рекомендации по переходу к экодому уже сейчас.
Я рассказал о моем проекте своим одноклассникам. Для обсуждения вынес четыре темы: мусор, вода, энергия и потребительские товары. Мы обговорили действия всей семьи, направленные на бережное отношение к окружающей среде. Контролировать расходы и подсчитывать результаты по воде и электроэнергии достаточно просто, используя счетчики.
Все отходы договорились разделять по составу в момент их возникновения. Бумага, стекло, металл, пластмасса сортируются, накапливаются участниками и сдаются для переработки. Бытовые органические отходы (пищевые отходы и другое) перерабатываются биологическими методами в компост, который используется на приусадебном участке. При покупке продовольственных товаров мы решили ограничиться, а если возможно отказаться от упаковки (особенно целлофановой).
Результаты работы экогрупп впечатляют: на 12-30 % уменьшилось потребление электроэнергии, на 8-16 % — газа, на 20-30 % снизилось потребление воды, в итоге на 7-10 % реально сократились расходы в семье. Участники экогрупп разработали некоторые рекомендации по переходу к экологизации жилья уже сейчас (приложение4).
Заключение.
При изучении данной проблемы была проанализирована литература с целью определения подходов к проектированию и строительству экожилья. Мною проведен сравнительный анализ некоторых строительный материалов. Была измерена удельная теплоемкость и проведено сравнение теплопроводности (по справочным данным) этих материалов.
Исходя из анализа имеющейся информации, я предложил свой проект сельской усадьбы.
Но самым, на мой взгляд, важным, явилось то, что мы (одноклассники) совместно с нашими семьями сделали шаги по экологизации современного жилища уже сейчас (достаточно результативные!) и выработали рекомендации (см. приложение).
Итак, я пришел к выводу, что экологическое домостроение... Во-первых — полезно. Во-вторых — выгодно.
Мой проект призван помочь людям внести свой вклад в оздоровление окружающей среды путем сознательного изменения образа жизни, воспитать активное отношение к собственной среде обитания.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1.
Определение удельной теплоемкости некоторых строительных материалов.
Оборудование: направляющая труба, насаженная на наковальню, стальной цилиндр; весы с разновесом; гальванометр; термопара; исследуемые измельченные материалы; термометр.
Метод выполнения: этот способ измерения удельной теплоемкости вещества основан на измерениях работы внешних сил. Например, измерение работы А при пластической деформации тела массой m позволяет определить удельную теплоемкость с вещества тела, так как произведенная работа равна изменению внутренней энергии тела:
А=ΔU. (1)
Такое же изменение внутренней энергии ΔU можно получить при осуществлении теплопередачи:
ΔU=Q=cmΔT (2)
Из выражений (1) и (2) можно определить удельную теплоемкость тела через работу А, совершенную при его пластической деформации:
(3)
Пластическая деформация образца осуществляют следующим образом. Образец массой m, представляющий собой небольшой мешочек, наполненный измельченным
материалом, располагают на наковальне и предоставляют предмету того же материала массой M возможность свободно падать с высоты h. При этом потенциальная энергия падающего предмета превращается в кинетическую энергию. При неупругом ударе изменение кинетической падающего предмета будет
приблизительно равна работе А по пластической деформации образца:
А= Мgh (4)
Из выражений (1),(3) и (4) получаем:
(5)
Повышение температуры ΔТ образца можно измерить с помощью термопары.
Порядок выполнения работы:
1. Измерили высоту h, с которой будет падать тело, массу тела М и массу измельченного материала m.
2. Положили измельченный образец с термопарой на наковальню. Подключили термопару к гальванометру.
3. После удара тела по образцу определили изменение показаний гальванометра Δn. По графику градуировки термопары определили повышение температуры ΔТ образца.
4. По формуле (5) рассчитали удельную теплоемкость материала.
Протокол:
Материал | М, кг | h, м | m, кг | Δn, дел | ΔT, К | c, Дж/(кг К) |
бетон | 5 | 1 | 0,12 | 5 | 0,5 | 834 |
кирпич | 5 | 1 | 0,115 | 5 | 0,5 | 870 |
глина | 5 | 1 | 0,14 | 5 | 0,5 | 714 |
дерево | 5 | 1 | 0,04 | 5 | 0,5 | 2500 |
солома | 5 | 1 | 0,03 | 5 | 0,5 | 3333 |
Приложение 2. Овощной севооборот.
Бобовые (горох, фасоль) |
Картофель трех-четырех сортов |
Кукуруза + огурцы |
Морковь + чеснок + свекла + лук |
Капуста ранняя + помидоры + капуста средняя и поздняя |
Тыквенные (тыква, кабачок, патиссон) |
Приложение 3. Культурооборот для зимней теплицы.
Оборот | Культура | Сроки выращивания от | до | Примерный урожай (в кг с 1 м3) |
1 | Огурец + уплотнитель (салат, укроп) Дезинфекция | 10-16 октября 1 июля | 15 июля 1 октября | 20-25 |
2 | Томат Огурец + уплотнитель Дезинфекция | 20.01-15.02 1-10.08 1.12 | 1.08 15.11-1.12 20.01 | 14 4-7 |
3 | Огурец + уплотнитель Дезинфекция Томат | 15.12 1.07 1-5.08 | 1.07 20.08-1.-8 10.12 | 20-25 6 |
Приложение 4.
Несколько практических советов как вы можете помочь природе.
Приложение 5.Генеральный план застройки.
А. Зона отдыха
Б. Цветник
В. Огород
Г. Лесозагородительная полоса
1. - жилой дом.
2. - гараж.
3. - теплица.
4. - веранда.
- дерево.
Сказка об одной Тайне
Афонькин С. Ю. Приключения в капле воды
Цветущая сакура
Есть ли лёд на других планетах?
Рыжие листья