Энергияны үнемдеуге арналған болаттан жасалған ғимараттар: Әсерін азайту

Тұрақты және энергияны үнемдеуге бағытталған ғимараттарды жобалауда болаттың рөлі

Заманауи тұрақтылық мақсаттарына қол жеткізуде неге болат ғимараттарды жобалау маңызды

Біз болат ғимараттарды жобалау тәсіліміз шынымен де осындай кең көлемді тұрақты даму мақсаттарына жетуге көмектеседі, себебі болатты бірнеше рет қайта өңдеуге болады, ондаған жылдар бойы қызмет етеді және басқа материалдарға қарағанда өндіруге азырақ энергия жұмсалады. Қазіргі уақытта құрылысқа кететін болаттың көбі де қайта өңделеді — соңғы салалық деректерге сәйкес шамамен 90 пайызы — бұл тастап кетілетін қоқыстар мөлшерін азайтады және дәстүрлі құрылыс материалдарымен салыстырғанда көміртегі ізін едәуір төмендетеді. Шынымен қызықтысы — заманауи болат каркастардың күн сәулесі панельдері мен жел турбиналарымен қалай үйлесімді жұмыс істейтіндігі. Болаттың құрылыс жобасында ұсынатын икемділігі арқасында жаңартылатын энергия көздерімен толығымен жабдықталған ғимараттар мүмкін болатын бірнеше жобаларды білеміз.

Алдын-ала дайындалған болат конструкциялар көміртегі ізін қалай азайтады

Заводта бақыланатын өндіріс және құрылыс алаңындағы қалдықтардың ең аз болуы арқылы дайындалған болат бөлшектер құрылыстағы шығарындыларды 34% -ға қысқартады. Алаңнан тыс дайындау материалдарды 15–20% артық тапсыруды азайтса, дәлме-дәл инженерлік жұмыстар қайта жөндеу көрсеткіштерін 90% -ға дейін төмендетеді. Бұл әдіс өнеркәсіптік жобаларда өмірлік циклдың тиімділігіне басымдық беретін жасыл ғимарат стандарттарымен сәйкес келеді.

Қоршаған ортаға қолайлы материалдардағы үрдістер және олардың болатпен интеграциясы

Фотокаталитикалық болат сияқты жаңа материалдар ауадағы ластағыш заттарды ыдыратуға және өсімдік негізіндегі жылу оқшаулау құралдарына мүмкіндік береді және жасыл ғимараттарды жобалау туралы ойлауымызды өзгертуде. Өткен жылғы соңғы өнеркәсіптік зерттеулерге сәйкес, архитекторлардың шамамен алтыдан бесі өз жобаларында температураны жақсырақ реттеу үшін дәстүрлі болат конструкцияларды CLT ағаш панельдерімен немесе қайта пайдаланылатын композитті материалдармен біріктіруде. Күн сәулесін панельдерін болаттан жасалған шатыр конструкцияларына тікелей енгізетін осындай гибридті тәсілдер кеңселер мен сауда орындары үшін негізгі электр желілеріне тәуелділікті шамамен 40 пайызға қысқартады. Кейбір компаниялар мұндай жаңартуларды енгізгеннен кейін айлық электр энергиясы үшін төленетін шығындарын жартыға жуық қысқартқанын хабарлады.

Зерттеу жағдайы: Қазіргі заманғы метал ғимараттардың энергетикалық өнімділігі

Кливлендтағы ескі қоймада жасанды ағаш конструкцияларды болат каркастар мен арнайы аэрогельді жылу оқшаулағыш панельдермен алмастырғаннан кейін жылытуға кететін шығындары жартысына жуық төмендеді. Бір жыл шамасында осыны бақылағаннан кейін олар әр жыл сайын энергияға кететін шығындарын 18 600 долларға үнемдеп отырғанын білді. Жасыл жаңартуларға кеткен шығындары тек үш жылдан аз уақыт ішінде өзін-өзі қайтарды. Мұның қызықты жағы – болат ASHRAE-ның қатаң ғимараттық тиімділік стандарттарына қолжетімді бағаға сәйкес келуге көмектесті. Ұзақ мерзімді үнемдеуді көздеген кәсіпкерлер үшін бұл жасыл шешімдерге көтерілетін алғашқы шығындар әруақытта миллиондық сомаларды қажет етпейтінін көрсетеді.

Негізгі сабақтар :

• Болаттың қайта өңделуі құрылыс қалдықтарын 30–50% азайтады
• Алдын-ала дайындалған конструкциялар жобаның мерзімін 20–40% қысқартады
• Гибридті болат-жасыл энергия жүйелері пайдалану кезіндегі шығарындыларды 60–75% төмендетеді

Иықты металл панельдерді (ИМП) қолданып жылу тиімділігін арттыру

Иықты металл панельдер (ИМП) болаттан жасалған ғимараттарда жылу өткізбейтін қасиетті қалай жақсартады

Изоляциялық металдық панельдер немесе қысқаша IMP'тер өздерінің үш бөлікті құрылымы арқасында жоғары деңгейдегі жылу өткізбейтін қасиетке ие. Негізінен олар полимочевинадан жасалған өзегі бар болаттың екі қабатынан тұрады. Бұл конструкцияның жақсы жұмыс істеуінің себебі – ғимарат қабығының бойымен жылудың үздіксіз изоляциялық қабатын сақтау арқылы шығындалатын жылу ауысуын азайтуы. Дәстүрлі жылу изоляциялау әдістері көбінесе жылулық көпірлер деп аталатын мәселемен күреседі, бұл жылу материалдар арасындағы саңылаулардан немесе бұйымдардың қосылатын жерлерінен өтетін жолдарды табады. MCA хабарлауынша, бұл панельдер бір өнімге бірнеше функцияны біріктіреді. Олар тек жылуды ұстап қана қоймайды, сонымен қатар будың өтуіне кедергі жасайтын кедергі ретінде де пайдаланылады, сондықтан кеңістік шектеулі жобалар үшін ерекше маңызы бар, өйткені мұндай жағдайларда басқа компоненттер жеке-жеке қажет болады.

IMPs дюйміне 8,0-ге дейінгі R-мәнге ие болып, шыны мата немесе қатты тақтадан жасалған жылу оқшаулау материалдарынан едәуір асып түседі. Олардың ауа өткізбейтін бекітуі HVAC жүйелерінің жұмыс көлемін 40%-ға дейін азайтады, әсіресе температураны дәл реттеу маңызды болып табылатын суық сақтау құрылғыларында бұл айқын байқалады.

IMPs пен дәстүрлі жылу оқшаулау: Салыстырмалы талдау

Шыны мата немесе целлюлоза сияқты дәстүрлі жылу оқшаулау материалдары IMP-тің өнімділігіне жету үшін бірнеше қабаттар мен күрделі детальдарды қажет етеді, бұл еңбек шығынын және орнату уақытын арттырады. IMPs конструкцияны, жылу оқшаулауды және қаптау материалдарын бір құрылғыға біріктіру арқылы 50% жылдам орнатылады.

Олардың алдын-ала жиналған табиғаты тұрақты сапа мен ұзақ мерзімді жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.

IMP орнатудың нақты энергия үнемдеуі

2023 жылғы коммерциялық сақтау құрылғыларын зерттеген зерттеулерге сәйкес, изоляцияланған металл панельдермен қапталған ғимараттар бір шаршы футына шамамен 18 центке жуық жылу жүйесінің шығынын азайтады, ал егер орнына спрейлік көбікпен жылу оқшаулау қолданылса. 50 мың шаршы футты қамтитын қойма кеңістігі үшін осының маңызы қандай екенін ойланыңыз — тек жылу жүйесіне берілетін жылдық төлемдерден жылына он мың долларға жуық үнемдеу туралы сөз болып отыр. Ескі өндірістік ғимараттарды жаңартқаннан кейін салқындату қажеттілігін қарастырсаңыз, цифрлар одан да жақсаяды. Құрылғылар кондиционерлендіруге деген талапты ондаған үштен елу пайызға дейін азайтты, бұл үкіметтік стимулдар мен уақыт өте жөндеу проблемаларының азаюы арқасында жаңартулардың жетіспейтін алты жыл ішінде өзін-өзі төлеп шығуына қарай логикалық түсінікті. Изоляцияланған панельдер электр энергиясының бағасы бәріміз білетіндей аспанға қарай өсуіне қарсы тұру үшін қатаң ASHRAE 90.1 ғимарат нормаларына сай келуге тырысқан болат конструкциялар үшін шынымен сиқыр сияқты нәтиже береді.

Климатты реттеу үшін салқындататын металл шатырлар және күн сәулесін шағылдыру

Болаттан жасалған ғимараттардың жобалауындағы салқындататын шатыр технологиясының принциптері

Салқындататын шатыр технологиясы күн сәулесін жұтудың орнына жоғарыдағы жылтыр болат беттер арқасында оны шағылдырады. Энергетика министрлігі өткен жылы күн ең қатты күйген кезде мұндай металл шатырлар қалыпты шатырлармен салыстырғанда шамамен 50 градус Фаренгейтке дейін суығырақ болуы мүмкін екенін хабарлады, бұл ыстық күндері ғимараттарға ауа кондиционерлеуге әлдеқайда аз энергия қажет екенін білдіреді. Олар неліктен осылай жақсы жұмыс істейді? Олардың жоғары күн сәулесін шағылдыру қабілеті мен жақсы жылу шығару қасиеттері бар. Өндірушілер жиі шатырдың беріктігін төмендетпейтін инфрақызыл сәулелерді шағылдыратын арнайы пигменттер қосады. Понемонның 2023 жылғы зерттеуіне сәйкес, бұл қаптамалар ғимаратқа зиянды УК-сәулелердің шамамен 95 пайызынан қорғайды. Мұндай қорғаныс уақыт өте келе құрылыстардың ішіндегі материалдарды сақтауға көмектеседі.

Тұрақты құрылыста Күн сәулесін шағылдыру индексін (SRI) түсіну

Желінің шағылу индексі немесе қысқаша ЖШИ бізге материал қаншалықты жақсы сәулелі жылуды шағылдыратынын көрсетеді. Бұл заттың қаншалықты жарқырауына және жылуды қаншалықты жақсы шығаруына назар аударады. 2022 жылғы ACEEE зерттеуіне сәйкес, салқындатылатын металл жабындар осы шкалада 100-ден жоғары баға алады, ал кәдімгі асфальттағы толтырғыштар тек 25-тен 40-қа дейін жетеді. Материалдардың ЖШИ көрсеткіші неғұрлым жоғары болса, ғимараттың іші соғұрлым салқындай түседі, яғни ауа кондиционерлері одан әрі қиын жұмыс істемейді. Мысалы, ақ жабынды болаттан жасалған шатырлар — олар түскен күн сәулесінің шамамен 75 пайызын шағылдырады. Бұл RMI деректері бойынша минимум 30 пайыз шағылдыру деңгейімен жабынсыз металға қарағанда екі есе жоғары.

Зерттеу жағдайы: Салқындатылатын шатырлары бар коммерциялық ғимараттарда температураны төмендету

2023 жылы шамамен 200,000 квадрат фут ауданды қамтитын қоймада жүргізілген зерттеу қызықты нәтиже берді. Бұл ғимаратта «салқындатылатын металл шатыр» деп аталатын шатыр болған, ол салқындату шығындарын шамамен 22% азайтқан. Тәуліктің ең ыстық уақытында ішкі температура әдеттегіден шамамен 12 градус Фаренгейтке (бұл шамамен 6,7 градус Цельсийге сәйкес келеді) төмен болды. Мұның бірден-бір жеке мысал емес екенін де ескеру қажет. Көптеген коммерциялық ғимараттарда, әсіресе жылы аймақтарда мұндай салқындатылатын болат шатырларды орнатқан адамдар 2023 жылғы Cool Roof Rating Council деректеріне сәйкес жылдық энергия шығындарын 15-30 пайызға дейін үнемдейді. Сонымен қатар, осы шатыр шешімдері ақылды желдету стратегияларымен үйлестірілгенде температураны ыңғайлы ұстап, болаттың беріктігін бұзбай-ақ әртүрлі ауа-райы жағдайларына төтеп бере алады.

Энергияны тиімді пайдалану үшін болат конструкциялардағы пассивті күн энергиясы стратегиялары

Ғимараттың бағытталуы және күн сәулесіне ұшырауын басқару

Темір ғимараттарды энергиялық тиімді етуге келгенде, дұрыс бағытталудың маңызы зор. Экватордан оңтүстікте орналасқан жерлерде құрылыстар шынайы оңтүстікке шамамен 15 градус ішінде бағытталса, олар қыста көбірек күн сәулесін жинап, ал жазда салқын болып қалады. Өткен жылғы зерттеулер дұрыс бағытталған темір ғимараттар жылынуға жыл сайын 18% пен 22% аралығында аз қаражат жұмсайтынын көрсетті. Бұл ұзақ уақыт бойы жақсы жұмыс істеуінің себебі — темір басқа материалдардың көбі сияқты бұрмаланбастан немесе ығыспай-ақ дәл осы бұрыштарды сақтай алады. Бағытталуға серіктестікпен қарайтын құрылысшылар көбінесе тапсырыс берушілерінің одан әрі төмен операциялық шығындар мен экологиялық пайданы бағалайтынын байқайды.

Металл ғимараттарды жобалауда күндізгі жарықтандыру мен табиғи желдету

Жоспарлы терезелер мен жарықты шағылататын ішкі бөлмелер арқылы заманауи болаттан жасалған ғимараттар күндізгі жарықтың 40–60% автономиясын қамтамасыз етеді. Болаттан жасалған құрылымдардағы автоматтандырылған жалюзилер жасанды жарықтандырудың қажеттілігін 34% азайтады және табиғи желдің қозғалысын қолдайды. Тіреулері жоқ аралықтар орташа климат жағдайында сағатына 5 реттен астам ауа алмасуын қамтамасыз ететін тиімді көлденең желдетуді мүмкіндік береді.

Климатқа бейімделетін пассивті күн энергиясын пайдаланатын болаттан жасалған ғимараттарды жобалау

Бейімделуші жобалар жылулық массаны (мысалы, болаттан жасалған қаңқамен бетон едендер), реттелетін күннің көлеңкесін қоршайтын жүйелер мен климатқа тән жылу оқшаулауын біріктіреді. Суық климат жағдайында болат қабырғалардағы қозғалмалы жылу оқшаулау панельдері жылыту қажеттілігін 20% азайтты (NREL 2022). Құрғақ аймақтарда маусымдық бұрыштық реттеулері бар болаттан жасалған тенттер суыту жүктемесін 27% азайтты.

Өнеркәсіптік болаттан жасалған ғимараттарда пассивті күн жүйелерін қолданудың қиындықтары

Зауыттар жиі қиындықтарға тап болады, себебі олардың жабдықтары алдын ала нақты схемалар бойынша орнатылған, ішкі жылу өте көп шығарылады және үлкен қойма есіктері тұрақты түрде кондиционерленген ауаны сыртқа шығарып отырады. Ескі темір-бетон ғимараттарға пассивті суыту немесе жылу оқшаулау элементтерін қосу әдетте бұл элементтерді бастапқы кезден құрылысына енгізуге қарағанда бюджеттен шамамен 35 пайызға асып түседі. Бірақта оны істеу әлі де тиімді. Сандар бізге мұнда қызықты нәрсе көрсетіп тұр. Тек қана негізгі жақсартуларды енгізсе де, өндірушілер ауыр өндірістің көбінесе жүргізілетін биік төбелі бөлмелерде энергия тұтынудың 12-15 пайызға дейін азайғанын байқайды.

Қалпына келтірілетін энергия технологияларын темір ғимараттарға интеграциялау

Өзіндік электр энергиясын өндіру үшін металдық шатырларға күн панельдерін орнату

Болаттан жасалған шатырлар күн панельдері үшін мықты негіз болып табылады, себебі олар берік, әдетте жазық және ұзақ уақыт қызмет етеді. Олармен келетін бекіту жүйелері шатырдың беріктігіне зиян келтірмей-ақ панельдерді қатты бекітеді. Бұл комбинацияны қолданатын өнеркәсіптік ғимараттар энергияға кететін шығындарын дереу 40% азайта алады. Сонымен қатар, болат 25 жылдан астам қызмет ететіндіктен, көпшілік күн панельдерінің қызмет ету мерзіміне сәйкес келеді, бұл барлық инвестицияны ұзақ мерзімде әлдеқайда тиімді етеді.

Жасыл шатырлар мен болат құрылыспен ынтымақтастық

Болаттың салмақ көтеру қабілеті жылу оқшаулауды 15–20% жақсартып, жаңбыр суының 60–70% құрамын реттейтін жасыл шатырларды қолдайды. Болаттың жанбайтын қасиеттерімен қосылған өсімдіктермен жабылған шатырлар өрт қауіпсіздігін және қалалық климатқа төзімділікті арттырады.

Гибридті жүйелер: Күн энергиясы, жасыл шатырлар және тиімді материалдарды үйлестіру

Жетекші жобалар қазір күн сәулесін пайдаланатын панельдерді, жасыл шатырларды және жетілдірілген болаттан жасалған қаптаманы интеграциялауда. Бұл синергия ғимараттардың температураны және ауа сапасын пассивті түрде реттей отырып, қайталанатын энергия өндіруіне мүмкіндік береді. Орталық Батыстағы бір тарату орталығы зәйтүн отындарына төзімді өсімдіктердің үстіне күн панельдерін орнатып және оларды энергияны үнемдейтін болаттан жасалған қабырға блоктарымен жұптастырып, таза нөлдік жұмыс істеу режиміне қол жеткізді.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

Болатты экологияға қолайлы құрылыс материалы ететін не?

Болат — дәстүрлі құрылыс материалдарымен салыстырғанда қайта өңделетін, ұзақ қызмет ететін және өндіруге азырақ энергия қажет ететіндіктен экологияға қолайлы.

Изоляцияланған метал панельдер (IMPs) энергияны үнемдеуге қалай үлес қосады?

IMPs жылу өткізбейтін қасиеттерін арттырады және ғимараттарды тиімді герметизациялайды, бұл соңында HVAC жүйелерінің жұмыс көлемін азайтып, әсіресе коммерциялық сақтау құрылымдарында маңызды энергия үнемдеуге әкеледі.

Болаттан жасалған шатырлар қайталанатын энергия орнатуларын қолдай ала ма?

Иә, болат шатырлар берік және ұзақ қызмет етеді, олар күн сәулесін пайдаланатын желілерді орнату үшін идеалды платформа болып табылады, бұл энергия құнын едәуір азайтуға мүмкіндік береді.

Болат құрылымдар үшін пассивті күн энергиясы стратегиялары неге маңызды?

Пассивті күн энергиясы стратегиялары ғимараттың бағытталуын, табиғи жарықты максималды пайдалануды және желдетуді құрылымдың беріктігін бұзбай-ақ жақсарту арқылы энергияны пайдалану тиімділігін арттырады.