Пропаганда и образование в области строительной науки: глобальный императив

Строительная наука — это изучение того, как функционируют здания. Она охватывает широкий спектр дисциплин, включая физику, химию, инженерию и архитектуру, и все они сосредоточены на понимании взаимодействия между ограждающими конструкциями здания, инженерными системами, жильцами и окружающей средой. Эффективная строительная наука имеет решающее значение для создания конструкций, которые не только комфортны и эффективны, но и здоровы, долговечны и прочны.

В мире, сталкивающемся с беспрецедентными вызовами, связанными с изменением климата, нехваткой ресурсов и общественным здравоохранением, пропаганда и образование в области строительной науки стали важны как никогда. В этой статье рассматривается важность этих усилий в глобальном масштабе, освещаются ключевые концепции, проблемы и возможности для позитивных изменений.

Почему пропаганда и образование в области строительной науки важны в глобальном масштабе

Застроенная среда оказывает глубокое влияние на нашу планету и наше благополучие. На здания приходится значительная доля мирового потребления энергии и выбросов парниковых газов. Плохо спроектированные и построенные здания могут способствовать загрязнению воздуха в помещениях, проблемам с влажностью и другим опасностям для здоровья. Кроме того, здания должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать все более суровые погодные явления и другие риски, связанные с климатом.

Пропаганда и образование в области строительной науки необходимы для решения этих проблем путем:

Продвижение практик устойчивого строительства: Обучая строителей, проектировщиков и политиков энергоэффективному проектированию, системам возобновляемой энергии и устойчивым материалам, мы можем снизить воздействие зданий на окружающую среду.
Улучшение качества внутренней среды: Понимание принципов строительной науки позволяет нам создавать более здоровую внутреннюю среду, контролируя влажность, вентиляцию и загрязняющие вещества.
Повышение долговечности и прочности зданий: Строительная наука может служить основой для проектирования и строительства зданий, которые лучше способны противостоять экстремальным погодным явлениям, таким как ураганы, наводнения и лесные пожары.
Стимулирование инноваций в строительной отрасли: Исследования и образование в области строительной науки могут привести к разработке новых технологий и подходов, улучшающих эксплуатационные характеристики и устойчивость зданий.
Обеспечение основы для эффективной политики и нормативных актов: Прочная база знаний в области строительной науки необходима для разработки строительных норм, стандартов и политик, способствующих созданию устойчивых и здоровых зданий.

Ключевые концепции в строительной науке

Понимание следующих ключевых концепций имеет решающее значение для всех, кто участвует в проектировании, строительстве или эксплуатации зданий:

1. Ограждающие конструкции здания

Ограждающие конструкции здания — это физический барьер между внутренней и внешней средой здания. Они включают стены, крышу, окна и фундамент. Эксплуатационные характеристики ограждающих конструкций значительно влияют на энергоэффективность, контроль влажности и качество воздуха в помещении. Ключевые аспекты включают:

Изоляция: Правильная изоляция снижает теплопередачу через ограждающие конструкции здания, минимизируя потребление энергии на отопление и охлаждение.
Герметизация: Утечки воздуха могут значительно увеличить счета за электроэнергию и способствовать возникновению проблем с влажностью. Эффективная герметизация минимизирует неконтролируемую инфильтрацию и эксфильтрацию воздуха.
Управление влажностью: Влажность может повредить строительные материалы, способствовать росту плесени и ухудшить качество воздуха в помещении. Крайне важны правильные стратегии управления влажностью, такие как пароизоляция и дренажные слои.
Характеристики окон и дверей: Энергоэффективность и герметичность окон и дверей значительно влияют на общие эксплуатационные характеристики здания.

Пример: В холодных климатических условиях, как в Скандинавии, высокоизолированные и герметичные ограждающие конструкции здания необходимы для минимизации потребности в отоплении. Стандарты пассивного дома, зародившиеся в Германии, являются примером такого подхода.

2. Вентиляция

Вентиляция — это процесс обмена внутреннего воздуха с наружным. Адекватная вентиляция имеет решающее значение для поддержания здорового качества воздуха в помещении путем удаления загрязняющих веществ и обеспечения свежего воздуха. Ключевые аспекты включают:

Естественная вентиляция: Использование естественных сил, таких как ветер и плавучесть, для вентиляции здания.
Механическая вентиляция: Использование вентиляторов и воздуховодов для обеспечения контролируемой вентиляции.
Вентиляция с рекуперацией тепла (HRV) и вентиляция с рекуперацией энергии (ERV): Эти системы восстанавливают тепло или энергию из отработанного воздуха для предварительного нагрева или охлаждения поступающего свежего воздуха, повышая энергоэффективность.

Пример: В густонаселенных городах, таких как Токио, Япония, где качество наружного воздуха может быть низким, механические вентиляционные системы с фильтрацией имеют решающее значение для обеспечения чистого воздуха в помещениях.

3. Системы ОВиК

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВиК) обеспечивают тепловой комфорт и контролируют качество воздуха в помещении. Выбор и правильная эксплуатация систем ОВиК имеют решающее значение для энергоэффективности и комфорта жильцов. Ключевые аспекты включают:

Подбор мощности системы: Правильный подбор мощности систем ОВиК в соответствии с тепловыми и холодильными нагрузками здания.
Эффективность системы: Выбор высокоэффективного оборудования ОВиК.
Техническое обслуживание системы: Регулярное техническое обслуживание систем ОВиК для обеспечения оптимальной производительности.
Системы управления: Внедрение интеллектуальных систем управления для оптимизации работы ОВиК в зависимости от занятости и погодных условий.

Пример: В регионах с жарким и влажным климатом, таких как Сингапур, энергоэффективные системы кондиционирования воздуха необходимы для поддержания комфортной внутренней среды при минимизации потребления энергии. Системы автоматизации зданий широко используются для оптимизации работы ОВиК.

4. Пусконаладка здания

Пусконаладка здания — это систематический процесс обеспечения того, чтобы здание и его системы работали в соответствии с проектными замыслами. Пусконаладка включает проверку соответствия проекта здания требованиям владельца, правильности установки и настройки оборудования, а также обучение операторов здания эффективной эксплуатации. Пусконаладка может значительно улучшить эксплуатационные характеристики здания, снизить потребление энергии и повысить комфорт жильцов.

Пример: Программа сертификации LEED (Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании), широко используемая во всем мире, подчеркивает пусконаладку здания как ключевую стратегию для достижения устойчивых эксплуатационных характеристик здания.

Глобальные вызовы в области пропаганды и образования в строительной науке

Несмотря на растущее осознание важности строительной науки, несколько проблем препятствуют ее широкому внедрению и эффективной реализации:

1. Недостаток осведомленности и понимания

Многим строителям, проектировщикам и политикам не хватает фундаментального понимания принципов строительной науки. Это может привести к плохим проектным решениям, неправильным методам строительства и неэффективной политике. Повышение осведомленности и предоставление образования имеют решающее значение для решения этой проблемы.

2. Фрагментация строительной отрасли

Строительная отрасль часто фрагментирована, и разные заинтересованные стороны работают изолированно. Это может затруднить координацию усилий и внедрение передовых практик строительной науки. Улучшение коммуникации и сотрудничества необходимо для преодоления этой проблемы.

3. Стоимостные барьеры

Внедрение передовых практик строительной науки иногда может быть связано с более высокими первоначальными затратами. Это может стать барьером для некоторых строителей и застройщиков, особенно в развивающихся странах. Однако анализ затрат жизненного цикла часто показывает, что долгосрочные выгоды от устойчивых зданий перевешивают первоначальные затраты.

4. Ограниченный доступ к образованию и обучению

Доступ к качественному образованию и обучению в области строительной науки ограничен во многих частях мира. Расширение доступа к образовательным и учебным программам имеет решающее значение для создания квалифицированной рабочей силы, способной проектировать и строить устойчивые и здоровые здания.

5. Различия в строительных нормах и стандартах

Строительные нормы и стандарты значительно различаются в разных странах и регионах. Это может создавать путаницу и затруднять внедрение последовательных практик строительной науки в глобальном масштабе. Гармонизация строительных норм и стандартов, где это возможно, может способствовать продвижению практик устойчивого строительства во всем мире.

Возможности для пропаганды и образования в области строительной науки

Несмотря на проблемы, существует множество возможностей для продвижения пропаганды и образования в области строительной науки в глобальном масштабе:

1. Разработка образовательных программ

Создание комплексных образовательных программ по строительной науке для строителей, проектировщиков, политиков и широкой общественности. Эти программы должны охватывать фундаментальные принципы строительной науки, практики устойчивого строительства и новые технологии.

Пример: Университеты и технические колледжи могут предлагать программы на получение степени, сертификационные программы и курсы повышения квалификации по строительной науке.

2. Продвижение профессиональных сертификаций

Поощрение строительных специалистов к получению сертификатов в области строительной науки и практик устойчивого строительства. Сертификаты демонстрируют опыт и приверженность качеству.

Пример: Сертификации LEED Accredited Professional (LEED AP), Certified Passive House Consultant/Designer (CPHC/CPHD) и Building Performance Institute (BPI) широко признаны и уважаемы.

3. Поддержка исследований и разработок

Инвестирование в исследования и разработки для продвижения знаний в области строительной науки и разработки новых технологий. Это включает исследования в области энергоэффективности, качества воздуха в помещениях, долговечности и прочности зданий.

Пример: Государственные учреждения, исследовательские институты и частные компании могут сотрудничать в исследовательских проектах для решения критических проблем строительной науки.

4. Пропаганда изменений в политике

Работа с политиками над разработкой и внедрением строительных норм, стандартов и политик, способствующих созданию устойчивых и здоровых зданий. Это включает пропаганду энергоэффективных строительных норм, стимулов для зеленого строительства и нормативных актов для защиты качества воздуха в помещениях.

Пример: Специалисты в области строительной науки могут участвовать в процессах разработки норм и предоставлять техническую экспертизу политикам.

5. Содействие сотрудничеству и коммуникации

Содействие сотрудничеству и коммуникации между различными заинтересованными сторонами в строительной отрасли. Это включает архитекторов, инженеров, строителей, подрядчиков, производителей и политиков.

Пример: Конференции, семинары и онлайн-форумы по строительной науке могут предоставить профессионалам возможности для налаживания контактов и обмена знаниями.

6. Использование технологий и инноваций

Внедрение новых технологий и инновационных подходов для улучшения эксплуатационных характеристик зданий. Это включает использование информационного моделирования зданий (BIM), передовых датчиков и анализа данных для оптимизации проектирования и эксплуатации зданий.

Пример: Технологии умных зданий могут автоматически регулировать освещение, ОВиК и другие системы в зависимости от занятости и условий окружающей среды, повышая энергоэффективность и комфорт жильцов.

Тематические исследования: строительная наука в действии в мире

Вот несколько примеров того, как строительная наука применяется в разных частях мира для создания устойчивых и здоровых зданий:

1. Здания пассивного дома в Европе

Здания пассивного дома спроектированы так, чтобы минимизировать потребление энергии на отопление и охлаждение за счет сочетания высокой изоляции, герметичной конструкции и вентиляции с рекуперацией тепла. Этот подход был широко принят в Европе, особенно в Германии и Австрии, что привело к значительной экономии энергии и улучшению внутреннего комфорта.

2. Инициативы по зеленому строительству в Сингапуре

Сингапур внедрил комплексную программу зеленого строительства, известную как Green Mark, для продвижения практик устойчивого строительства. Green Mark поощряет внедрение энергоэффективных технологий, мер по сохранению воды и улучшение качества внутренней среды. Это привело к значительному увеличению числа зеленых зданий в Сингапуре.

3. Биотектура Earthship в Соединенных Штатах

Earthships — это самодостаточные, автономные дома, которые строятся из переработанных материалов, таких как шины и бутылки. Они используют пассивное солнечное отопление, сбор дождевой воды и компостные туалеты для минимизации своего воздействия на окружающую среду. Earthships — это уникальный пример устойчивого проектирования зданий, который подчеркивает сохранение ресурсов и самодостаточность. Этот подход получил распространение в засушливых регионах Соединенных Штатов, особенно в Нью-Мексико.

4. Традиционные строительные технологии в развивающихся странах

Во многих развивающихся странах традиционные строительные технологии адаптируются для включения принципов строительной науки. Например, использование местных, устойчивых материалов и внедрение стратегий естественной вентиляции могут улучшить эксплуатационные характеристики здания и снизить воздействие на окружающую среду. Эти подходы часто более доступны и культурно приемлемы, чем импортные технологии.

Практические советы для мировых профессионалов

Независимо от того, являетесь ли вы архитектором, инженером, строителем, политиком или просто заинтересованным гражданином, есть несколько шагов, которые вы можете предпринять для продвижения пропаганды и образования в области строительной науки:

Образовывайтесь: Узнайте о принципах строительной науки и практиках устойчивого строительства. Существует множество онлайн-ресурсов, книг и курсов.
Получайте профессиональные сертификаты: Получайте сертификаты в области строительной науки или практик устойчивого строительства, чтобы продемонстрировать свой опыт.
Выступайте за изменения в политике: Поддерживайте политики, способствующие созданию устойчивых и здоровых зданий.
Делитесь своими знаниями: Делитесь своими знаниями и опытом с другими.
Поддерживайте исследования и разработки: Вносите вклад в усилия по исследованиям и разработкам для продвижения знаний в области строительной науки.
Сотрудничайте с другими: Работайте с другими заинтересованными сторонами в строительной отрасли для продвижения практик устойчивого строительства.
Выбирайте устойчивые строительные материалы и практики: При строительстве или ремонте отдавайте предпочтение устойчивым материалам и методам строительства.

Заключение

Пропаганда и образование в области строительной науки необходимы для создания устойчивой, здоровой и прочной застроенной среды. Продвигая осведомленность, предоставляя образование и поддерживая исследования и разработки, мы можем преобразовать строительную отрасль и создать лучшее будущее для всех. Проблемы значительны, но возможности еще больше. Давайте работать вместе, чтобы построить мир, в котором все здания спроектированы и построены так, чтобы быть экологически ответственными, экономически жизнеспособными и социально полезными.

Применяя принципы строительной науки и выступая за их более широкое внедрение, мы можем создать более устойчивое, здоровое и прочное будущее для грядущих поколений. Время действовать пришло.