В НГУ создали новый экологичный строительный материал
Команда исследователей из НГУ создала новый экологичный строительный материал, который в перспективе может заменить традиционный цемент. Уже готовы первые опытные образцы, в планах — запустить промышленное производство нового материала. Проект под руководством аспиранта Геолого-геофизического факультета (ГГФ) НГУ Степана Денисова «Разработка однокомпонентного вяжущего материала на основе промышленного отхода золошлаков» стал победителем федерального конкурса «Студенческий стартап», объем предоставляемой поддержки на ближайший год составит 1 млн рублей.
Уникальность проекта состоит в том, что новый строительный материал полностью изготавливается из промышленных отходов, а именно золошлаков — это то, что образуется при сжигании твёрдого топлива (угля, торфа, сланцев) на тепловых электростанциях, котельных и других промышленных установках. Таким образом, отходы, которые годами копились на свалках и загрязняли окружающую среду, превращаются в полезный и качественный продукт для строительства.
— Идея проекта родилась на стыке двух больших проблем. Во-первых, это проблема отходов: в России только золошлаковых отходов накоплено около 2 миллиардов тонн, и каждый год их становится на 60 миллионов тонн больше. При этом перерабатывается лишь малая часть — около 15%. Эти отвалы занимают огромные территории. Во-вторых, это проблема экологии цементной промышленности: производство обычного цемента — это очень энергозатратный процесс, на который приходится около 8% всех мировых выбросов CO₂. Наш проект позволяет сразу решать две задачи: перерабатывать отходы и одновременно создавать «зеленую» альтернативу цементу, сокращая углеродный след, — рассказал Степан Денисов.
Работа над проектом началась более года назад и ведется на базе Климатического центра НГУ. Научным руководителем, который отвечает за общее направление разработки и который также вошел в команду стартапа, является Георгий Лазаренко, к.ф.-м.н., директор Климатического центра НГУ. Кроме того, в команде стартапа — магистрант ГГФ Матвей Трутнев, аспирант ГГФ Дмитрий Горяйнов и к.т.н. Яков Ермолов.
На текущий момент разработана лабораторная технология и получены первые опытные образцы материала. Суть технологии заключается в следующем: золошлаки, раздробленные в порошок, смешиваются со специальными активаторами. Далее при смешивании с водой между ними запускается химическая реакция — геополимеризация. В результате получается прочный камень, по свойствам аналогичный цементному, но имеющий свое преимущество.
Уже проведены предварительные испытания образцов, результаты которых показали, что по таким показателям, как прочность, водопоглощение, новый материал полностью соответствует заявленным требованиям.
— По прочности (50 МПа) он не уступает высокомарочным цементам М500, а по морозостойкости может достигать 300 циклов. Кроме того, продукт имеет низкое водопоглощение (менее 5%), в то время как у большинства конкурентов этот показатель колеблется от 5% до 18%. Наряду с этим, он предлагает гибкость в времени схватывания — от 5 минут до 7 часов, покрывая потребности как в быстром ремонте, так и в стандартном строительстве. При этом его себестоимость является одной из самых низких на рынке, конкурируя с обычными портландцементами М300-М400, но предлагая при этом качество и свойства, характерные для значительно более дорогих специализированных материалов, — добавил Степан Денисов.
Аналоги данного материала, представленные на рынке, — это так называемые геополимерные вяжущие материалы, которые производят как в России, так и за рубежом. Однако ключевыми преимуществом материала, разработанного в НГУ, является цена и экологичность, достигаемая за счет использования 100% золы в качестве сырья и полной утилизации отходов.
Разработка найдет применение в разных сферах строительства — везде, где используется цемент, — для стяжки полов, кладки кирпича, штукатурки, изготовления строительных блоков и т.д. Потенциальными потребителями являются как крупные промышленные предприятия, которые решают задачу утилизации отходов, так и строительные компании и частные лица, которые ищут более доступный по цене и экологичный материал.
Средства, которые получит команда в рамках конкурса «Студенческий стартап», будут направлены на проведение дальнейших, более углубленных испытаний образцов по всем строительным стандартам (морозостойкость, коррозионная стойкость и др.), закупку необходимых реактивов и материалов, патентование разработки и изготовление первой партии прототипов в товарной упаковке (мешках по 5, 10 и 25 кг). В перспективе рассматривается возможность запустить промышленное производство строительной смеси и перерабатывать до 100 000 тонн золошлаков в год.
Энергосбережение и энергоэффективность: комплексный подход
Группа компаний «Мосстрой-31» во главе с генеральным директором Шотой Хабелашвили вносит весомый вклад в продвижение и развитие энергосберегающих технологий в строительстве и повышение энергоэффективности зданий и сооружений.
ГК «Мосстрой-31» занимает ведущие позиции в области производства полимерных теплоизоляционных материалов в России и входит в тройку лидеров по выпуску высококачественного пенополистирола. Наряду с этим материалом изготавливаются изделия на его основе: домостроительная система из несъемной опалубки, фасадные термопанели, сэндвич-панели, заполнитель для пенополистиролбетона «Политерм», фасадные архитектурно-декоративные элементы. В составе группы работают пять заводов в различных регионах России: Москве, Подмосковье, Воронеже, на Кубани, в Поволжье.
«Мосстрой-31» также занимается строительством, реализуя проекты по возведению многоквартирных и индивидуальных жилых домов, реконструкции и капитальному ремонту существующих зданий, реставрации фасадов, включая восстановление фасадных панно с применением декора из пенополистирола. На сегодняшний день компания получила разрешительный документ на применение в строительстве новой инновационной системы утепления фасадов СУФ «Теплый фасад ПРО».
Столь различные направления многогранной деятельности организации объединяет важная государственная задача, а именно: энергосбережение и энергоэффективность.
«Я строитель по образованию и по призванию, – рассказывает генеральный директор ГК "Мосстрой-31" Шота Хабелашвили. — Меня всегда, с молодых лет интересовали вопросы энергосбережения, и этой теме я посвятил свою жизнь».
В сфере энергосбережения и энергоэффективности Шота Георгиевич ведет не только профессиональную, но и большую общественную работу. Как крупный эксперт в данной области с момента создания в феврале 2013 года Комитета по инновационным энергоэффективным материалам Российского Союза строителей он остается его неизменным председателем.
Вот уже более десяти лет комитет неустанно трудится на ниве продвижения и внедрения передовых технологий с применением эффективных теплоизоляционных материалов. Ярким примером этой важной работы может служить «План мероприятий (”дорожная карта”) по созданию экономических и организационных стимулов внедрения инновационных энергоэффективных технологий и экологичных материалов в ЖКХ и строительной отрасли». Этот документ передан Российскому союзу промышленников и предпринимателей для последующего согласования с заинтересованными федеральными министерствами и ведомствами.
Второй пример — «Предложения о применении новых инновационных теплоизоляционных материалов для использования при проведении капитальных ремонтов многоквартирных домов», которые были разработаны комитетом, а затем внесены правительством Московской области в региональную программу капитального ремонта.
Капитальный ремонт, в котором сейчас остро нуждаются многие объекты жилищного фонда России общей площадью до 2 млрд кв. м, дает возможность не только устранить неисправности здания, но и повысить его энергоэффективность. Опыт недавнего капремонта многоквартирного жилого дома в округе Домодедово Московской области с утеплением фасадов и цоколя по всему периметру пенополистиролом, выполненного силами ГК «Мосстрой-31», по мнению экспертов, целесообразно тиражировать в других регионах страны.
Таким образом, ГК «Мосстрой-31» стремится к энергосбережению и повышению энергоэффективности сразу несколькими путями: производит энергоэффективную продукцию, применяет ее в строительной практике и продвигает энергосберегающие технологии через профессиональное сообщество на государственном уровне. Такой комплексный подход к решению важнейших задач по снижению расходов населения и экономии природных ресурсов трудно переоценить.
Всё и сразу
Блочно-тепловые пункты становятся все более востребованными как готовые комплексные решения систем тепло- и водоснабжения, а также приточной вентиляции.
Организации и частные лица при выборе инженерных систем административных, промышленных и жилых зданий все чаще проявляют интерес к блочно-тепловым пунктам. В условиях растущих требований к комфорту и энергоэффективности БТП становятся оптимальным решением обеспечения граждан теплом, водой и приточной вентиляцией. Основу блочно-тепловых пунктов составляют насос, теплообменники, узлы тепло- и водоснабжения и другие элементы, собранные в единое целое.
Важные преимущества
Блочный тепловой пункт является готовым изделием и представляет собой собранные на раме в заводских условиях блоки для различных систем теплопотребления, — рассказывает Павел Шпилевский, директор компании «ТеплоЭнергоСила», входящей в состав ГК «Теплосила»: «БТП обладают рядом преимуществ, таких как компактные размеры и быстрый монтаж. Кроме того, их использование — это снижение затрат. Для проектных организаций БТП становится готовым проектным решением, строительно-монтажные организации выигрывают за счет минимизации объемов сварочных и монтажных работ, также применение БТП снижает вероятность ошибок при комплектации. Заказчики и потребители получают надежное устройство и полную сервисную поддержку производителя. Проектирование БТП осуществляются на основе теплотехнических расчетов с использованием современных технологий модульной сборки. Подбор выполняется квалифицированными сотрудниками компании после предоставления заказчиком или проектировщиком всех необходимых технических данных».
По словам Павла Шпилевского, ГК «Теплосила» является производителем как БТП, так и основных комплектующих, входящих в его состав, а именно: пластинчатых разборных теплообменников, регуляторов давления различных модификаций, двух- и трехходовых регулирующих клапанов с электрическим исполнительным механизмом, модулей и шкафов управления, обратных клапанов, грязевиков. Это позволяет сократить сроки производства БТП, а также решить ряд вопросов по гарантийному и постгарантийному обслуживанию оборудования, сократить сроки ремонта и замены оборудования и выявления причин неисправностей.
Руководитель регионального учебного центра «Ридан» Петр Пятаков также отмечает, что одно из ключевых преимуществ БТП — это простота установки и монтажа. Достаточно занести его на объект, подключить к трубопроводам тепловой сети, системам отопления, вентиляции и ГВС — и оно готово к работе. Спрос на данное оборудование, подчеркивает эксперт, в настоящее время растет. Потребитель, выбирая БТП, старается перейти на более качественную и надежную продукцию. Компания «Ридан» на своем заводе в Подмосковье производит блочно-тепловые пункты уже более десяти лет. Свыше 15 тысяч изделий уже используются в системах централизованного отопления, горячего водоснабжения и вентиляции по всей России. Рабочий процесс осуществляется в соответствии со стандартами ISO 9001. Ставка при производстве БТП делается на его энергоэффективность, автоматизацию, компактность, удобство обслуживания и монтажа.
«Подобрать БТП на базе оборудования “Ридан” можно самостоятельно с помощью программы БТП Select. Результатом станет полный набор технической документации: принципиальная схема, спецификация, габаритный чертеж и коммерческое предложение. Кроме того, можно заполнить опросный лист на сайте компании, и специалисты подготовят индивидуальный расчет, учитывающий все особенности будущего проекта», — добавляет Петр Пятаков.
Сердце системы
Стоит отметить, что составные части блочно-тепловых пунктов могут быть разных производителей. Соответственно, при создании БТП необходимо учитывать не только технические характеристики, но и специфику работы данного оборудования. Одним из важных специалисты считают подбор насоса системы.
Менеджер по развитию продукта компании ИСТРАТЕХ Екатерина Волкова отмечает, что выбор насоса для блочного теплового пункта, как и для любого технологического процесса, зависит в первую очередь от требуемых расхода и напора. «Тепловая мощность систем, влияющая на требуемую производительность насоса, может варьироваться от нескольких ккал/ч до нескольких Гкал/ч, поэтому в БТП могут применяться как насосы небольшой мощности (например с «мокрым» ротором), так и очень мощные насосы (центробежные одноступенчатые или многоступенчатые больших типоразмеров). При выборе насосного оборудования следует учитывать температуру теплоносителя, максимальное давление в системе, давление перед насосом, а также КПД в рабочей точке: чем выше КПД, тем эффективнее будет работать система. Другими важными факторами, на которые необходимо обращать внимание, являются удобство монтажа и обслуживания, габаритные размеры и уровень звукового давления насоса».
По словам Екатерины Волковой, компания ИСТРАТЕХ производит широкую линейку одноступенчатых насосов серии ВО(E) и многоступенчатых насосов серии ВМ(E). Вся продукция сертифицирована и имеет статус «Сделано в России». Корпус насосов, выполненный из чугуна (СЧ25/ВЧ50), выдерживает гидроудары и механические нагрузки, износостойкое катафорезное покрытие толщиной 24 мкм надежно защищает оборудование от коррозии, а встроенная тепловая защита электродвигателя (PTC) — от перегрева. Кроме того, компактные габаритные размеры насосов, возможность установки насосов ВО(Е) мощностью до 11 кВт на вертикальный трубопровод, применение овальных фланцев для насосов ВМ1…ВМ10 позволят расположить насосное оборудование даже в самых стесненных условиях и снизят затраты на монтаж.
Насос является ключевым элементом водяной инженерной системы здания, и его работа тесно связана со всем остальным оборудованием, включая запорно-регулирующую арматуру, обращает внимание инженер по продажам промышленного оборудования ООО «ПАМПМЭН РУС» Денис Козлов. Эффективность функционирования всей системы зависит от их скоординированной работы: производительности, энергоэффективности, устойчивости к коррозии, шума, долговечности, обслуживании, гибкости в настройках. Это особенно актуально для систем с переменным гидравлическим режимом, где регулирование расхода теплоносителя может повлиять на гидравлические и электрические параметры насоса. «Обеспечение эффективной работы системы является общей задачей как производителей запорно-регулирующей арматуры, так и производителей насосов. Правильный выбор не только обеспечит эффективное теплоснабжение, но и сократит эксплуатационные расходы, повысит надежность системы и снизит риск поломок. Поэтому стоит уделить внимание каждому аспекту, чтобы выбрать оптимальный вариант, соответствующий специфике вашего проекта», — подчеркивает специалист.
Тепловые пункты, добавляет Денис Козлов, могут использовать насосы нашего производства разных серий: односкоростные GRS, частотные GRA/GRB (с автонастройкой/ШИМ) и STAR-WPT (с Wi-Fi). Промышленные насосы GRS и STAR-WPT предназначены для мощных пунктов, обеспечивая высокую производительность и низкий шум. Для малых систем — компактные и энергоэффективные GRB. Серия TD — для промышленных объектов и ЖКХ, с высокой надежностью и настройкой под разные условия.
С выводами коллег о значимости правильного выбора оборудования согласен руководитель направления «Гражданское строительство» ООО СИЭНПИ РУС Николай Россинский. По его словам, это важный аспект эффективной работы систем. На вопрос о том, какой насос лучше всего подойдет для БТП, сложно дать однозначный ответ, так как каждый насос выполняет свою конкретную задачу и подбирается в зависимости от требований.
CNP Aikon, являясь производителем современного насосного оборудования и систем управления, рассказывает Николай Россинский, предлагает широкий ассортимент насосов для блочно-тепловых пунктов, которые соответствуют высоким стандартам качества и надежности, предъявляемыми заказчиками. В частности, для создания тепловых пунктов подходят консольно-моноблочные насосы серии NIS и циркуляционные насосы серии TD. Эти модели обеспечивают эффективную циркуляцию теплоносителя, что способствует стабильной работе систем отопления и горячего водоснабжения. Для поддержания давления в системе (или «подпитки», если говорить простым языком) используются вертикальные многоступенчатые насосы серии CDM. «Важно отметить, что насосные агрегаты CNP Aikon, поставляемые на БТП, могут работать с температурой перекачиваемой среды до 130 градусов, а в некоторых случаях — до 180. Учитывая неравномерность расхода, мы комплектуем наши решения для блочно-тепловых пунктов преобразователями частоты. На небольших объемах, например в индивидуальных тепловых пунктах, оправданно применение циркуляционных насосов с мокрым ротором серии CMS(L)-I. Новое поколение насосов данной серии также может работать с преобразователями частоты на третьей скорости», — сообщил представитель компании СИЭНПИ РУС.
