| 16. |
Аннотация |
Климат-адаптивные конструкции и системы зданий, а также их отдельные элементы способны частично или полностью менять режим работы, функции или даже агрегатное состояние в зависимости от соответствующих климатический условий, времени года и даже температурных колебаний в течение суток. Примерами климат-адаптивных конструкций и систем являются фасадные конструкции с изменяемыми (адаптивными) направлениями движения потоков воздуха, фасады с буферными зонами, имеющие различные варианты режима работы в зависимости от условий, системы двойных фасадов, динамические фасады, фасады, интегрированные с системами вентиляции, термокаркасные конструкции, конструкции с применением PCM материалов (материалы с фазовым переходом) и др. При правильном проектном подходе, такие системы и конструкции способны эффективно работать не только в стандартных, но и в экстремальных климатических, и в частности, в арктических климатических условиях (большие температурные перепады, длительная продолжительность отопительного периода) и позволяют экономить материальные и энергетические ресурсы, а также имеют высокий потенциал для энергосбережения.
Функционирование типовых систем конструктивного энергосбережения современных зданий напрямую связаны с большими энергозатратами на перемещение значительных объемов воздушных масс и поддержание требуемых параметров микроклимата (влажность, температура, концентрация углекислого газа). Они проектируются, как правило, с применением низкоэффективного механического оборудования, требуют дополнительного выделения полезных площадей для размещения, обслуживания и проведения соответствующих регламентных мероприятий по их техническому обслуживанию. Для функционирования таких низкоэффективных систем затрачивается большое количество невозобновляемых энергоресурсов, применение которых влечет за собой систематическое загрязнение окружающей среды. Одним из подходов к решению представленной проблемы является возможность применения и разработки энергоэффективных ограждающих конструкций, в основе которых лежит принцип рекуперации энергии за счет рационального использования энергии естественно конвективных потоков и солнечного излучения, применения конструкций с новыми видами утеплителей, таких как аэрогель для базовых и экстремальных климатических, а также арктических условий. Существует потенциал для разработки ряда универсальных энергоэффективных ограждающих конструкций для различных условий эксплуатации.
Таким образом, необходимы научно-обоснованные разработки новых типов новых климат-адаптивных конструкций и систем конструктивного энергосбережения, способных выполнять свои функции в стандартных и в экстремальных климатических и арктических условиях:
- новых энергоэффективных ограждающих конструкций, создаваемых с применением аддитивных технологий (методом 3D-печати). Строительная 3D печать по мнению авторов являются наиболее перспективной для отдаленных территорий, в том числе арктических, где нет существующих производств строительных материалов.
- новых энергоэффективных ограждающих конструкций с применением новых теплоизоляционных материалов (таких как аэрогель), PCM- материалов
- новых энергоэффективных фасадных конструкций, с изменяемыми (адаптивными) направлениями движения потоков воздуха, тройные фасадных системы, фасады интегрированные с системами вентиляции, конструкции, в основе которых лежит принцип рекуперации энергии за счет рационального использования энергии естественно конвективных потоков и солнечного излучения, динамических фасадных конструкций
ПРОЕКТ НАПРАВЛЕН НА РЕШЕНИЕ СЛЕДУЮЩИХ НАУЧНЫХ ПРОБЛЕМ:
- отсутствие теоретико-экспериментального обоснования и комплексных многофакторных математических моделей, методик расчета и проектирования, моделирования теплогидравлических процессов, а также методик виртуальных испытаний существующих климат-адаптивных конструкций и систем конструктивного энергосбережения в экстремальных климатических и арктических условиях;
- отсутствие научно-обоснованных разработок новых климат-адаптивных конструкций и систем конструктивного энергосбережения (в том числе энергоэффективных ограждающих конструкций созданных с применением аддитивных технологий) которые могли бы обеспечить энергоэффективность (и тем самым сократить потребление ТЭР) зданий жилого, общественного и производственного назначения, а также жизнеобеспечивающих сооружений особой важности в экстремальных климатических и арктических условиях. Энергоэффективные конструкции и здания созданные с применением аддитивных технологий (строительная 3D печать) по мнению авторов являются наиболее перспективными для отдаленных территорий, где нет существующих производств строительных материалов;
- отсутствие комплексных оценок сохранения окружающей среды при применении климат-адаптивных конструкций и систем конструктивного энергосбережения, в том числе отсутствие математических многофакторных моделей, для зданий жилого, общественного и производственного назначения, а также жизнеобеспечивающих сооружений особой важности.
КОНКРЕТНЫМИ ЗАДАЧАМИ проекта являются:
-разработка математических моделей, способных достоверно описать процесс тепломассопереноса в климат-адаптивных конструкциях и системах конструктивного энергосбережения различного типа
-разработка методики проведения физического моделирования работоспособности климат-адаптивных конструкций и систем конструктивного энергосбережения в экстремальных климатических условиях с целью верификации предложенных математических моделей
-разработка экспериментальных стендов для проведения физического моделирования климат-адаптивных конструкций и систем конструктивного энергосбережения различных типов с возможностью учета всех возможных способов теплопередачи
-разработка методики виртуальных испытаний современных энергоэффективных ограждающих конструкций
-разработка ряда новых универсальных энергоэффективных климат-адаптивных конструкций и систем конструктивного энергосбережения для различных условий эксплуатации, в том числе основанных на принципе рекуперации энергии
-оценка влияния применения разного рода климат-адаптивных конструкций и систем конструктивного энергосбережения на окружающую среду
Научные проблемы и конкретные задачи являются значимыми для выбранного приоритета научно-технологического развития (подпункт «б» пункта 20 Стратегии научно-технологического развития РФ): «Переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников, способов транспортировки и хранения энергии», а также для для приоритета «Связанность территории Российской Федерации за счет создания интеллектуальных транспортных и телекоммуникационных систем, а также занятия и удержания лидерских позиций в создании международных транспортно-логистических систем, освоении и использовании космического и воздушного пространства, Мирового океана, Арктики и Антарктики» (подпункт «e»). |