Инновации в градостроительстве Подготовила Шпак Т С Гр

Инновации в градостроительстве Подготовила: Шпак Т. С. Гр. 111 015 -11

Содержание q ИННОВАЦИИ И БУДУЩЕЕ ГОРОДОВ q ИННОВАЦИИ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ГОРОДАХ Основные мировые тенденции Градопроектирование, повышающее эффективность использования энергоресурсов Инновационные технологии генерации и передачи энергии Новые строительные материалы и технологии q ИННОВАЦИИ И РАЗВИТИЕ ГОРОДСКОГО ТРАНСПОРТА И ТРАНСПОРТНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ q ИННОВАЦИИ И УПРАВЛЕНИЕ ГОРОДСКИМИ ОТХОДАМИ q ИННОВАЦИИ И БЕЗОПАСНОСТЬ ГОРОДОВ

НАУКА И ИННОВАЦИИ И БУДУЩЕЕ ГОРОДОВ Город - центр науки и образования, место сосредоточения образованных и креативных кадров, инфраструктуры и финансовых ресурсов, а также особая креативная среда является основным поставщиком инновационных решений. Город - это один из ключевых потребителей инновационных технологий и решений. Современные города формируют спрос на инновации в четырех ключевых областях: § энергонезависимость и энергоэффективность; § развитие транспорта и транспортной инфраструктуры; § управление городскими отходами; § безопасность; § решение экологических проблем. Инновационная составляющая пространственной организации обустройства территории непосредственно связана с потребностями общества в составе и характере функционирования формирующих и обслуживающих эту среду инфраструктур. Она в свою очередь влияет на градостроительные решения, которыми определяется развитие: планировочного каркаса (иерархии планировочных центров и осей); планировочного районирования (иерархии планировочных районов); планировочного зонирования(функционального, средового, по охваченности территории обслуживающими инфраструктурами; по характеру внешних воздействий на территорию и с нее).

ИННОВАЦИИ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ГОРОДАХ Основные мировые тенденции Для создания энергоэффективного жилья может использоваться целый комплекс мер – от решений высокого уровня (градопроектирование) до шагов в каждой конкретной области. Среди наиболее актуальных инструментов можно выделить следующие: o Градопроектирование с учетом повышения эффективности использования энергоресурсов. o Передовые методы генерации, в том числе тригенерация. o Инновации в энергопотреблении, в первую очередь новые материалы и технологии, применяемые в возводимых зданиях. o Информационно-коммуникационные технологии o ( «умные» сети энергораспределения). Каждый из перечисленных инструментов уже сам по себе способен принести ощутимый эффект при переводе городов на энергоэффективную модель.

Градопроектирование, повышающее эффективность использования энергоресурсов Решения градопроектировщиков, нацеленные на повышение эффективности использования ресурсов, сосредоточены в основном в области решения двух задач. o как сделать городскую среду столь удобной для человека, с тем чтобы если не исключить, то хотя бы свести к минимуму «лишние» передвижения по городу и бытовые траты энергии. o как определить оптимальный тип застройки с относительно низкими расходами на эксплуатацию. Современный европейский город – это компактный город с плотной застройкой. Такая застройка характеризуется сравнительно более низкими энергетическими затратами, интенсивной социальной жизнью и возможностями для обеспечения безопасности жителей. Плотность застройки отдельных районов позволяет эффективно использовать системы общественного транспорта. Концепция уплотнения городской среды является сегодня мейнстримом для Европы. В странах с быстрорастущим населением эта концепция также применима, но с определенной коррекцией.

В американском городе Портленд в 1996 году была принята программа его развития как постуглеродного города (post-carbon city). Это предполагало резкое сокращение автомобильного трафика в городе, развитие общественного и велосипедного транспорта, переход к возобновляемым источникам энергии. Сегодня в Портленде самое большое в США количество гибридных авто и «зеленых» домов. Каждый год объем продаж бензина сокращается на 5%. За десять лет длина велосипедных дорожек увеличилась в пять раз, а объем железнодорожных перевозок – почти в два раза. Переход на «самообеспечение» намечают и существующие сегодня города. Такой концепт рассматривают сегодня власти Парижа. В немецком Фрайбурге поставлена цель: к 2045 году город должен полностью обеспечивать себя энергией. К этому моменту город должен радикально снизить потребление энергии (в частности, за счет новых строительных нормативов) и установить достаточное количество солнечных батарей и ветропарков.

Масдар Следующий шаг в развитии города – автономные, энергонезависимые города. Одним из первых примеров такого рода является строящийся в Объединенных Арабских Эмиратах город Масдар. Спроектированный архитектором Норманом Фостером Масдар-сити станет первым в мире городом, который целиком обеспечивает себя возобновляемой энергией солнца и ветра.

Инновационные технологии генерации и передачи энергии Энергия солнца, ветра и воды уже давно используется человечеством, к примеру в Бразилии 44% источников энергии – возобновляемые. Соответствующих технологий в мире становится все больше. К примеру, в дополнение к традиционному преобразованию механической энергии воды в электричество в некоторых странах научились использовать и тепловую энергию рек. Установки с солнечными батареями становятся более эффективными – уже общим моментом стало то, что пластины промышленных батарей меняют угол наклона по мере движения Солнца на небосводе. В обычных домах для охлаждения воздуха все чаще используется специальная ледяная установка (ice storage air conditioning – ISAC). Снизить потери при доставке энергии потребителю в будущем станет возможно также за счет использования эффекта высокотемпературной сверхпроводимости. Сопротивление сверхпроводников при определенных условиях стремится к нулю, и то же самое должно произойти с энергопотерями при передаче.

Солнечные батареи

ISAC Ice storage air conditioning – ISAC: в ночные часы там вырабатывается лед, который днем используется в системе кондиционирования. Таким образом, на 15% снижается энергопотребление для нужд кондиционирования, причем происходит это в пиковые с точки зрения нагрузок на городские электросети дневные часы. Конкретный потребитель теперь может меньше платить за свет и оптимизируется использования городских энергомощностей. ISAC активно применяется в США и Канаде, преимущественно в южных регионах.

Новые строительные материалы и технологии Идеальный энергоэффективный дом представляет собой замкнутую экологическую систему: из канализационных отходов вырабатывается газ, электроэнергию и горячую воду дают солнечные батареи, водоснабжение осуществляется c помощью подземных и дождевых вод. Первостепенную важность для энергоэффективных домов имеет теплоизоляция ограждающих конструкций и их низкая теплопередача. Теплопотери обыкновенного кирпичного здания – 250350 к. Вт·ч с м² отапливаемой площади в год. В рассматриваемых же домах теплопотери через ограждающие поверхности не превышают 15 к. Вт·ч с 1 м² отапливаемой площади в год – практически в 20 раз ниже, чем в обычных зданиях. В ряде национальных экспозиций «ЭКСПО-2010» были представлены инновационные теплоизоляционные материалы. В том числе инновационный строительный и теплоизолирующий материал «Пеноситал» , основанный на применении нанотехнологий. В Германии государство активно поддерживает инновацию для масштабного выхода на рынок технологии обогрева, при которой на фасад зданий наносится специальное покрытие, аккумулирующее солнечную энергию днем и отдающую ее в дом ночью.

Пеноситал

Для вентилирования домов с покрытием окна открывать не требуется: вместо окон с открытыми пазами здесь используются герметичные стеклопакеты (заполненные низко-теплопроводным аргоном или криптоном), а приточно-вытяжная вентиляция помещений осуществляется централизованно как через установку рекуперации тепла, так и сквозь стеновые «сэндвичи» без потери тепла. Для освещения помещений все более активное распространение получают системы с применением светодиодных (LED) блоков. В светодиоде, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь. Кроме того, светодиод мало нагревается, что говорит о большей пожарной безопасности. Большинство построенных энергоэффективных домов расположены в Европе. Для инвесторов в недвижимость это своеобразный знак качества. Так, в Уэльсе (Англия) и с 2007 года каждый продаваемый дом должен получить рейтинг энергоэффективности. Освещение и вентиляция домов

ИННОВАЦИИ И РАЗВИТИЕ ГОРОДСКОГО ТРАНСПОРТА И ТРАНСПОРТНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ Обеспечение транспортной доступности является одной из наиболее насущных и сложных задач всех без исключения современных городов. Развитие городского транспорта и транспортной инфраструктуры является прямо или косвенно ключом к решению большинства проблем современных городов. В том числе, проблем охраны и регенерации культурного наследия. Транспортная доступность является ключевым фактором глобальной конкурентоспособности городов. Представленная на «ЭКСПО-2010» в павильоне французского региона Рона-Альпы концепция «многополюсного города» предусматривает, что города будущего будут развиваться не по традиционному экстенсивному пути (разрастание мегаполиса, увеличение плотности населения), а благодаря объединению современными логистическими и транспортными коммуникациями нескольких близлежащих городов разного размера. Таким образом, город развивается не за счет поглощения нового пространства, а в результате повышения транспортной доступности, устранения расстояния как проблемы. Представленный в экспозиции проект развития транспортной инфраструктуры в департаменте Изен (Франция) предполагает, по сути, создание нового мегаполиса с 5 млн жителей за счет соединения линиями скоростного рельсового и канатного транспорта 5 городов, расположенных вокруг Гренобля.

Основные мировые тенденции Основными задачами наиболее значимых проектов развития транспортной инфраструктуры в современных городах, которые разрабатываются и реализуются в настоящее время, являются: o Радикальное повышение транспортной доступности. (максимальное время поездки горожанина любым видом транспорта не должно превышать 30 минут) o Снижение давления на существующую транспортную инфраструктуру за счет внедрения новых видов транспорта и систем управления транспортными потоками. o Улучшение экологической ситуации. o Обеспечение гармоничного развития города и окружающего региона, а также создание «многополюсных» городов как альтернативы расползанию мегаполисов. o Создание избыточной инфраструктуры или внедрение градостроительных и технологических решений, позволяющих сделать существующую транспортную инфраструктуру избыточной. Развитие транспорта должно опережать текущие потребности города, в противном случае развитие транспортной инфраструктуры будет отставать от развития города.

ИННОВАЦИИ И УПРАВЛЕНИЕ ГОРОДСКИМИ ОТХОДАМИ Утилизация бытовых и промышленных отходов в настоящее время является одной из наиболее острых проблем современных городов, а в обозримом будущем она может стать наиболее острой. За последние 40 лет развитые страны пережили настоящий «мусорный взрыв» – в результате роста благосостояния населения и изменения культуры потребления выход твердых бытовых отходов (ТБО) увеличился здесь в несколько раз. С 1960 года по 2005 год общий годовой выход муниципальных отходов (аналог ТБО) в США вырос с 88, 1 млн тонн до 245, 7 млн тонн, то есть почти в три раза, в Западной Европе за аналогичный период этот показатель вырос в 2, 8 раз. В первую очередь, это произошло за счет сокращения срока службы товаров массового спроса и увеличения доли упаковки как в стоимости, так и в объеме товаров. В настоящее время в развитых странах упаковка составляет 30% по массе и почти 50% по объему в структуре бытовых отходов. При этом постоянно увеличивается доля упаковки из пластика. Мусор сопровождает современного человека везде, где бы тот ни появлялся. В 2000 -2007 годах с Эвереста было спущено 9 тонн мусора.

Варианты обработки В развитых странах политика в области управления городскими отходами (как ТБО, так и промышленными) основывается на концепции «трех R» – сокращение выхода и объема отходов, подлежащих захоронению, повторное использование части бытовых отходов, повторная переработка отходов и превращение их во вторичное сырье (англ. Reduce, Reuse, Recycle). В последние 15 лет все большее число стран в качестве конечной цели заявляют нулевой объем выхода бытовых отходов. Ø Сжигание мусора на специализированных заводах и теплоэлектростанциях. В ряде стран тепло от сжигания ТБО широко используется для производства электричества и отопления. Ø Плазменная газификация. При сверхвысоких температурах вещества, из которых состоит мусор, распадаются на простые элементы. На выходе остается незначительное количество несгораемого абсолютно безвредного остатка. Ø Пиролизная переработка – нагревание отходов до высоких температур без доступа кислорода. На выходе получается горючий газ, который может использоваться в качестве топлива, и углеподобный остаток.

Принципы борьбы с отходами Система управления отходами в развитых странах (в первую очередь, Западной Европы, США, Канады, Японии и Южной Кореи) обладает следующими ключевыми чертами: o Жесткие экологические стандарты утилизации и захоронения отходов. o Применение мер технического регулирования, в частности, нанесение на упаковки и товары, подлежащие последующей переработке, использованию, на потенциально опасные для окружающей среды товары и материалы, которые подлежат специальной утилизации, соответствующей маркировки. o Создание доступной и разветвленной системы сбора опасных бытовых отходов – отработавших батареек, аккумуляторов, покрышек, люминесцентных ламп, лаков, красок и др. o Внедрение эффективно работающей системы раздельного сбора бытовых отходов, которая подкреплена весьма жесткими санкциями за нарушения правил сбора мусора, а также экономическими стимулами (например, введением залоговой стоимости пластиковой тары). o Законодательно введены меры экономического стимулирования компаний, занимающихся утилизацией и переработкой отходов o Проведение широкой пропагандистской кампании, направленной на изменение отношения населения к товарам, произведенным из вторичного сырья. В большинстве стран ЕС и Северной Америки покупать товары из вторсырья является хорошим тоном. o Изучение основных методов переработки отходов, общественной важности этой проблемы является элементом национальных образовательных стандартов.

ИННОВАЦИИ И БЕЗОПАСНОСТЬ ГОРОДОВ q q Основные мировые тенденции Борьба с социально опасными заболеваниями. Пожарная безопасность. Основная мировая тенденция в развитии технологий пожаротушения – использование установок с применением «чистых газов» , которые безопасны для человека и окружающей среды, а также обладают высокой эффективностью подавления пожара, не нанося при этом даже минимального ущерба защищаемому объекту. Еще одной перспективной технологией тушения пожаров являются установки тонкого распыления воды. Предотвращение и минимизация последствий природных и техногенных катастроф. Наиболее актуальными направлениями разработки инновационных решений в области предотвращения и минимизации последствий техногенных и природных катастроф являются следующие: (Разработка технологий предотвращения наводнений. Составление карты рисков, связанных со стихийными бедствиями. Создание глобальной системы мониторинга стихийных бедствий и техногенных катастроф) Борьба с терроризмом и преступностью. Достижение прогресса в решении этих проблем немыслимо без применения новых технологических, управленческих и градостроительных решений.