Дом с умом — Naked Science
23.04.2018
Сибирское отделение РАН

Дом с умом

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

Дом с умом
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.

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сибирское отделение Российской академии наук — крупнейшее региональное отделение РАН, которое обеспечивает научно-методическое руководство над деятельностью ряда организаций РАН, расположенных в Сибири.
Вчера, 20:38
Илья Ведмеденко

Российские судостроители спустили на воду головное скоростное пассажирское судно на подводных крыльях «Метеор 120Р». Предполагается, что оно ни в чем не уступает зарубежным аналогам.

Позавчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

Вчера, 22:12
Мария Азарова

Как показал эксперимент, простая пищевая добавка флаванолов какао помогает людям среднего возраста легче переносить физические упражнения средней интенсивности и повысить их уровень активности.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

Позавчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

1 августа
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: