Дом с умом

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). А сейчас базовая часть жизнеобеспечения такого дома моделируется на примере биотуалета для персонала туристической базы на острове Ольхон (Байкал), где отрабатываются технологии использования солнечной энергетики и производства почвы из кала и удобрений из мочи.

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.

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.

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.

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.

Сибирское отделение РАН

11 статей