«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
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
|