Печатная версия
Архив / Поиск

Archives
Archives
Archiv

Редакция
и контакты

К 50-летию СО РАН
Фотогалерея
Приложения
Научные СМИ
Портал СО РАН

© «Наука в Сибири», 2019

Сайт разработан и поддерживается
Институтом вычислительных
технологий СО РАН

При перепечатке материалов
или использованиии
опубликованной
в «НВС» информации
ссылка на газету обязательна

Наука в Сибири Выходит с 4 июля 1961 г.
On-line версия: www.sbras.info | Новости | Архив c 1961 по текущий год (в формате pdf), упорядоченный по годам
 
в оглавлениеN 42 (2428) 1 ноября 2003 г.

«УМНЫЕ» ОКНА
Свет и тепло в наших домах

Природа подарила людям возможность производства великолепного конструктивного материала — стекла. С давних времен человечество пользуется его полезными свойствами — прозрачностью, прочностью, долговечностью, безвредностью, тепло- и электроизоляционной способностью. Находки археологов свидетельствуют о производстве и использовании стекла за несколько столетий до нашей эры.

Академик А. Ребров

Иллюстрация

Окна зданий с простым стеклом от стекловаренных заводов и красивые вещи быта до последних десятилетий составляли основное использование стекла. В средних широтах люди мирились с тем, что удельный поток тепла через однокамерное (двухслойное) остекление составляет около 3 ватт/м2град, (обратите внимание на эту цифру). В экваториальных и близким к ним широтах для защиты от солнечного нагрева окна так или иначе зашторивались. Новые и новейшие высокие технологии буквально распахнули в последние десятилетия колоссальные возможности экономии энергии и улучшения экологической обстановки, благодаря использованию стекол с тонкопленочными теплозащитными и светозадерживающими покрытиями. «Умные» окна устраиваются даже так, что их оптические свойства позволяют автоматически выбирать оптимальный режим прозрачности для видимого и теплового излучения. В мире уже начато коммерчески выгодное производство таких «умных» окон.

Огромное уменьшение энергопотребления влечет за собой соответствующее уменьшение выбросов углекислого газа в атмосферу и ослабление парникового эффекта.

В развитых и развивающихся странах поняли и оценили такие возможности; соответственно изменились архитектурные концепции, законодательство и строительные нормы. Эта в буквальном смысле революция последних десятилетий стала возможной потому, что новые технологии покрытий, в значительной мере вакуумные, как нельзя удачно приложились к новым технологиям производства плоских стекол — наплывом на поверхность жидкого олова. (В индустриальных масштабах такое стекло начала впервые производить английская фирма Пилкингтон после второй мировой войны). Такая так называемая флоат-технология стала основной. В малых количествах производятся стекла по другим технологиям.

В России все наоборот. И это не столько от нашей бедности, сколько от нашей расточительности. В упомянутых производствах мы далеко отстали от Китая в абсолютных цифрах, а в настоящие дни, по-видимому, и в относительных. В Сибири даже безнадежно устарелое производство стекла дышит на ладан (завод в Анжеро-Судженске).

Важно не только понять, что мы теряем, но и включить в приоритеты энергосбережение вообще и архитектурное — в частности. Цену потерь и приобретений можно понять на простых примерах. Возможность современной теплозащиты достигается постановкой однокамерных стеклопакетов, в которых обращенная на улицу поверхность внутренней стеклянной панели покрыта, например, слабоизлучающим в инфракрасном диапазоне слоем серебра (со степенью черноты 0,05) толщиной около 100 ангстрем. В относительно простом случае этот слой является внутренней начинкой «пирога» общей толщиной 600-800 ангстрем: окись металла как защитный слой — серебро — защитный слой окиси металла. Для получения такого покрытия следует ориентироваться на самые передовые в мире технологии вакуумного магнетронного напыления при давлениях порядка 10-3 мм рт.ст. Такие покрытия, блокирующие инфракрасное излучение, могут понизить удельную пропускную способность до значения 1,4 ватт/м2град. Из сравнения с цифрой, указанной выше, это означает, что экономия энергии на 1 м2 (без учета потерь через щели и т.д.) может составить 1,6 ватт/град. Если принять для новосибирского Академгородка температуру 22°С как комфортную, по климатическим условиям региона за сезон отопления октябрь-май удельную экономию энергопотребления можно оценить как 186 кВт час/м2.

Дальнейший прогресс технологии пленочных покрытий и самого остекления может увеличить удельную экономию тепла еще в полтора раза…

Нетрудно оценить экономию тепла для Новосибирска и области. Но задача намного масштабнее для всего Западно-Сибирского региона. И она должна решаться для всего региона.

Города Новосибирск, Омск, Курган, Тюмень, Омск, Красноярск, Кемерово, Барнаул и их окружение насчитывают более 10 млн человек и расположены в близких климатических зонах, в которых включенный обогрев жилищ составляет примерно 7000 градусосуток при среднем температурном перепаде за отопительный период в 30 градусов. Удельные потери тепла через существующие окна в массовой жилищной застройке составляют примерно 3 вт/м2град даже без учета инфильтрационных потерь. Площадь остекления жилищ можно оценить примерно в 80 000 000 м2. Годовые потери тепла в регионе через окна составляют свыше 40 млрд кBт/ч. Современные технологии вакуумного магнетронного напыления «инфракрасных» зеркал в виде теплосберегающих пленок позволяют уверенно довести потери тепла до принятых сейчас не самых жестких норм в 1,6 вт/м2град. Если заменить в регионе 40% остекления (32 000 000 м2)на теплозащитное, годовые потери тепла снизятся на 7 530 000 000 квт/ч, что уменьшит потребление угля высокого качества на 850 000 тонн в год при одновременном снижении выбросов СО2 на 3 100 000 тонн в год. Для Новосибирска эти цифры нужно уменьшить примерно в 6 раз. Для решения этой задачи за 10 лет в рамках программ энергосбережения и уменьшения антропогенных выбросов необходимо создание в Западно-Сибирском регионе комбината с автоматизированным производством сберегающих тепло стекол при проектной мощности 3 800 000 м2 в год и производством оконных блоков, использующих 3 000 000 м2 теплозащитного стекла в год.

Как ни грустно, даже не к решению этой задачи, а к ее серьезной постановке не готово ни Сибирское отделение РАН, ни администрации города и области, ни строительные организации области, ни, тем более, общественное мнение. Совершенно ясно, что проблема нуждается в комплексном решении. Вот ориентировочные цифры: строительство стекловаренного завода с производством листового стекла по флоат-методу — около 3 млрд руб., строительство автоматизированной линии производства теплосберегающих стекол и оконных стеклопакетов — около 600 млн руб. Это цена прогресса, который будет стимулировать модернизацию облика сибирских городов, экономию тепла и снижение антропогенных выбросов. Кто готов заплатить такую цену, которая примерно, всего лишь примерно, вдвое меньше расходов Р. Абрамовича на английскую футбольную команду?

Наши обращения в Думу и Совет Федерации указывают на потенциальную возможность, но не более.

Научно-технические разработки в Новосибирске и Томске и производство теплосберегающих окон на предприятиях этих городов даже неудобно сравнивать с зарубежным уровнем. Можно говорить лишь о наличии высокопрофессиональных научно-технических кадров, людей, обреченных, скорее, добывать деньги на выживание лабораторий и сносную жизнь, чем на научно-технических прорыв.

А заграница нам не поможет ли? И вот на три дня в Сибирское отделении РАН приезжал президент швейцарской семейной фирмы стекла «Glastroesch» Эрик Трош. Энергичный бизнесмен, только что принявший фирму от отца, один из первых визитов в ранге президента наносит в Новосибирск. Цель — установление деловых контактов с учеными Новосибирска для реализации программ совершенствования технологий, используемых на предприятиях фирмы, а также приблизительной оценки рынка стекла в Новосибирске.

Г-н Трош представил свою фирму в Институте теплофизики для ученых и инженеров Новосибирска и Томска, побывал в лабораториях нескольких институтов, был в центре «круглого стола» в Институте теплофизики, беседовал с глазу на глаз с несколькими заведующими лабораториями СО РАН, встречался с руководством Сибирского отделения, с вице-губернатором В. Федоровым, ответственным за развитие промышленности.

Очевидно, что реакции г-на Троша интересны и поучительны. Хотя его знакомили, в основном, с работами, которые имеют хоть какое-либо отношение к производству и обработке стекла, г-н Трош проявил интерес к весьма ограниченному кругу работ в институтах Теплофизики, Сильноточной электроники, Ядерной физики (Томского политехнического университета). Что касается выхода на сибирский рынок со строительством заводов, г-н Трош выразился примерно так: перспективы стекольного бизнеса в Сибири необычайно широки. Но рынка нет, и он начнет появляться через 5, а то и 10 лет. И вот тогда инвестиционный рынок будет оправдан строительством заводов. А пока целесообразно пытаться налаживать более предметные связи с учеными СО РАН.

Что же делать? Да простит меня читатель за весьма упрощенный ответ на этот вопрос.

Необходимо осознать — у нас нет и быть не может других путей, обходящих использование специально приготовленных стеклопакетов для энергосбережения в жилом, административном и промышленном строительстве (не путать с пластиковыми окнами и т.д.)

Нужно «не догонять» зарубежные технологии, а готовиться воспринять их на самом высоком уровне, чтобы воспользоваться не вчерашним днем. Для региона сейчас необходимо и возможно реализовать программу подготовки специалистов высшей квалификации через аспирантуру. Такие специалисты будут способны развивать новые технологии вакуумного магнетронного и других способов нанесения многослойных покрытий, а также разрабатывать оптимальные теплоизолирующие конструкции стеклопакетов. По моим оценкам, специалистов потребуется около 25 человек. Они могут быть подготовлены в институтах Теплофизики, Сильноточной электроники и других институтах СО РАН, желательно с посылкой за границу. По моим оценкам, для этого необходимо 10-15 миллионов рублей за 3-4 года.

Требуется материальная поддержка тех ячеек, которые ближе всего к научно-техническим разработкам высоких технологий стеклообработки. К счастью, по крайней мере в Новосибирске и Томске, есть специалисты, этого заслуживающие.

Будем считать Новосибирск по важнейшим параметрам наиболее достойным кандидатом в сибирские лидеры стекольной промышленности. Если это будет понято в администрациях и области, следующий шаг — создание выгодных условий для инвесторов и концентрации капитала для строительства стекловаренного и стеклообрабатывающего заводов.

Нужно сформировать необходимые фонды и реализовать конкурсный проект по разработке инфраструктуры стекольного производства и маркетинга по Западно-Сибирскому региону и прилегающим территориям.

В короткой статье не затронуты вопросы производства стекла для автомобилей, торгово-выставочного оборудования и т.д. и т.д. Но и без этого понятно, что красота и качество жизни будет все больше зависеть от применения стекла. И никуда нам не деться от прогресса, надвигающегося на наш сибирский регион с Востока и с Запада. Сохранение же сегодняшнего примерно 25-летнего отставания в энергосбережении для Сибири будет оборачиваться все более глубоким погружением в трясину современной колониальной территории. Уже не надо быть фантазером или пророком. Надо быть зрячим.

стр. 6

в оглавление

Версия для печати  
(постоянный адрес статьи) 

http://www.sbras.ru/HBC/hbc.phtml?13+266+1