​Дом - это что-то теплое, уютное и, на первый взгляд - очень консервативное. Но на самом деле и строительство попевает за техническим прогрессом. Как сделать жилье более доступным, дешевым, экологичным? Мы создали краткий обзор тенденций и технологий будущего, которые появляются уже сейчас.

Самодостаточные дома

Исследователи Института теплофизики им С. С. Кутателадзе СО РАН (г. Новосибирск) разрабатывают типовой экодом, живущий по законам экосистемы. Он максимально сохраняет тепло, почти полностью безотходный, потребляет на 50-60% меньше энергии, чем обычные строения, и частично получает ее из альтернативных источников. Ученые обещают, что по стоимости такой дом не должен превышать среднее малоэтажное жилье. Потенциально он будет включать в себя весь спектр новых технологий — чтобы со временем можно было присоединять дополнительные опции. В некоторых приборах экодома присутствует элемент игры: в частности, чтобы включить экран с информацией о доме, придется покрутить ручку динамо-машины и накопить энергию. В дальнейшем планируют возводить жилища четырех классов, рассчитанных на людей с разным достатком: от «дома — сделай сам» для молодежи до люксов.

В 2014 году на основе разработок сибирских ученых был создан экодом-лаборатория в Астане (Казахстан). 

 

Отходы превращаются в удобрения

Идея замкнутого цикла выращивания еды и переработки отходов с 1960-х годов реализуется в Красноярске. Помните, как в фильме «Марсианин» главный герой Марк Уотни мастерски выращивал картошку? Владей он технологиями красноярских ученых, у него была бы не только картошка, но и огурцы, помидоры, капуста и прочий полноценный вегетарианский рацион. Исследователи Института биофизики ФИЦ Красноярского научного центра СО РАН создали автоматическую установку для переработки органических отходов, в том числе жидких и твердых выделений человека, в питательный раствор. Его можно использовать для выращивания растений. По своим биохимическим свойствам урожай не будет отличаться от полученного обычным способом (ученые испытали его на себе). 

В основе технологии лежит способ мокрого сжигания отходов с использованием перекиси водорода и переменного электрического тока. Установка является частью долгосрочного проекта по созданию замкнутых систем жизнеобеспечения для дальних космических перелетов и основания поселений на других планетах. В результате него еще в советское время появилась установка БИОС-3, где растения удовлетворяли все потребности человека в кислороде и производили до 50% пищи, необходимой для жизни экипажа. Сейчас эти технологии адаптируются для повседневной жизни.

 

Дом с умом 
 
Мороз отапливает дома
 

Специалисты из Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН (г. Новосибирск) предлагают использовать для обогрева домов то, чего так много в нашей стране. Нет, не уголь, а холод. Они изобрели установку «Тепхол», которая работает на разнице температур. Ее сердце — адсорбер, в нем находятся два теплообменника, куда засыпаны гранулы адсорбента. Морозный воздух охлаждает метанол и понижает давление его пара. Это способствует «высыханию» адсорбента, который затем раскаляется до температуры 40-60 °C и нагревает воду, текущую по специальным каналам. Она же, в свою очередь, поступает в батарею. 

Для работы установки нужны два фактора: температура воздуха ниже минус 20 °C и незамерзающий источник воды. Чем холоднее воздух, тем легче «высушить» адсорбент и тем лучше он будет разогреваться. Кроме того, эффективность работы повышает и наличие доступа к грунтовой воде, температура которой составляет от 10 °C. 

Применять «Тепхол» предлагают в изолированных домах. Установка будет функционировать по принципу «теплого пола», то есть обогревать помещение с помощью проложенных под полом труб. Она обязательно должна быть установлена в доме с хорошей теплоизоляцией, чтобы не терять тепло, которое в зоне холода так нелегко получить.

Дом с умом 

 

Напечатать здание

От индивидуального строительства перейдем к глобальным технологиям. Появление 3D-принтеров облегчило серийное создание предметов — даже таких немаленьких, как дома. Китайские специалисты архитектурной компании Winsun (провинция Цзянсу, КНР) придумали печатать здания из… строительного мусора. 

Созданный для этого гигантский принтер имеет размеры 150 х 10 х 6 метров и за сутки может напечатать до десяти домов (прибор создает основную конструкцию, а внутренние перегородки возводятся вручную). Себестоимость каждого из них — не более пяти тысяч долларов. Так в Китае планируют решить проблему доступного жилья. Уже в скором времени в стране появятся несколько сотен фабрик, на которых строительный мусор будут превращать в расходные материалы для огромного принтера.

А вот амстердамская компания Dus Architects предлагает печатать дома из биопластика. Промышленный 3D-принтер KarmaMake будет производить пластиковые стены, а затем они их прикрепят к торцу дома — как в конструкторе Lego (это также призвано облегчить последующую перепланировку). Материал для таких стен предложила компания Henkel: он будет представлять собой смесь растительного масла и микрофибры. Когда здания отслужат свой срок, их можно будет «переплавлять» обратно в биопластик и строить из него что-то новое.

Дом с умом

 

Бетон лечит сам себя

Даже привычные вековые технологии можно модернизировать. Например, исследователи из Университета Мичигана изобрели эластичный бетон, который намного лучше обычного противостоит изгибу и способен вылечивать себя после небольших повреждений. 

Идею подсказали ракушки. Добавив минералы, влияющие на рост раковины, в бетон, ученые создали материал, способный восстанавливать свою целостность. Для «самопочинки» нужен небольшой дождь, идущий несколько дней. Вода реагирует с соединениями в бетоне и углекислым газом в атмосфере, и карбонат кальция скрепляет трещины. Особые надежды возлагают на использование этой технологии в прокладывании дорог и строительстве мостов.

Источники

Дом с умом
Naked Science (naked-science.ru), 23/04/2018

Похожие новости

  • 14/12/2017

    Сибирские ученые нашли способ, который уменьшит вредные выбросы тепловых электростанций

    Ученые смоделировали процесс сжигания угля в котлах теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) и выяснили, уголь какого типа при сгорании дает меньше вредных выбросов. В результате удалось подобрать режим работы, при котором количество выбросов уменьшается в два раза.
    679
  • 04/10/2017

    Ученые СО РАН ищут новые виды генерации

    ​​​Спрос на альтернативную энергетику в регионах страны неизменно растет. Успешные примеры внедрения инновационных проектов появляются и в Новосибирской области. ​В столице Сибири активно обсуждается идея создания энергетического технопарка на основе инновационных разработок и продукции научно-образовательных учреждений и энергетических компаний региона.
    546
  • 23/11/2017

    Сибирские ученые модернизировали метод расчета движения жидкостей

    ​Исследователи из Сибирского федерального университета (СФУ) в сотрудничестве с коллегами из Московского государственного университета и Сибирского отделения РАН предложили использовать для гидродинамических расчетов систему из нескольких графических процессоров вместо центрального.
    551
  • 07/10/2016

    Новосибирские ученые изготовят блоки аэрогеля для эксперимента

    ​Специалисты Института ядерной физики СО РАН и Института катализа СО РАН изготовят блоки аэрогеля для эксперимента CLAS12 Национальной лаборатории Томаса Джефферсона (Thomas Jefferson National Accelerator Facility, США, Вирджиния).
    1167
  • 06/09/2017

    В Новосибирске расмотрели альтернативы «мусорному» концессионеру

    ​Альтернативные предложения по сбору и утилизации отходов были рассмотрены в рамках "Городской ассамблеи" в Новосибирске. Местные разработчики предложили новые современные технологии переработки ТКО.
    866
  • 26/07/2016

    Ученые СО РАН знают, как создать аэрогель

    ​Высокотехнологичные материалы, которые производят ученые новосибирского Академгородка, можно использовать не только в космических опытах или экспериментах на встречных пучках, но также в стеклопакетах и при теплоизоляции зданий.
    1376
  • 30/11/2017

    Синтез химиков и физиков

    За одной написанной химической формулой может скрываться сразу несколько различных веществ и структур. Так, оксид железа имеет ряд фаз, и только одна из них позволяет получать магнитные наночастицы для производства, например, более продуктивных жестких дисков.
    598
  • 20/02/2017

    Новосибирские ученые предлагают недорогой способ утилизации отходов канализации

    ​Утилизировать отходы сточных вод с помощью катализаторов предложили новосибирские ученые. Обычно иловые осадки складируют на специальных полигонах или сжигают с применением песка. Это затратно и неэкологично.
    1190
  • 11/04/2018

    Академик Валентин Пармон: «Мы должны создавать перспективы на 30-40 лет вперед»

     На форуме «Городские технологии-2018» председатель Сибирского отделения академик Валентин Николаевич Пармон обозначил направления развития сотрудничества СО РАН и его партнеров для решения задач городского хозяйства.
    661
  • 31/07/2018

    Разработка красноярских ученых позволит с математической точностью устранять пожары

    ​Ученые Института вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук - обособленного подразделения Красноярского научного центра СО РАН разработали математические модели развития пожара и эвакуации для обеспечения пожарной безопасности в образовательных учреждениях Красноярского края.
    276