Москва, г. Москва и Московская область, Россия
В статье рассматриваются вопросы переработки и повторного использования стекла при производстве новых материалов и конструкций. Для систематизации информации о применении материалов и конструкций из переработанного стекла при проектировании новых зданий предлагается использовать среду информационного моделирования. Обобщенная информация об использовании переработанного стекла, представленная в информационной модели, позволит определить показатели экологической эффективности здания.
стекло, переработка стекла, повторное использование стекла, информационное моделирование зданий, экологическая эффективность зданий
Введение
Сегодня невозможно представить повседневную жизнь без использования изделий и конструкций из стекла. В первую очередь это связано с уникальными свойствами данного материала: прозрачностью, отражающей способностью, экологичностью, устойчивостью к агрессивным воздействиям внешней среды (в том числе погодным условиям). [1,2]
Стекло определяет внешний облик современных городов – это фасады многоквартирных жилых зданий, бизнес-центров, торгово-развлекательных комплексов, спортивных зданий и сооружений. Ленточное, панорамное, сплошное и даже многослойное остекление зданий является отличительной особенностью архитектуры XX и XXI века. Развитие технических и технологических возможностей производства материалов позволило существенно расширить области применения стекла, раскрывая его функциональные и эстетические преимущества. [1]
В архитектуре и дизайне стекло используется в виде наружных и внутренних ограждающих конструкций, заполнения оконных и дверных проемов, перегородок, отделочных материалов, мебели, освещения и декора помещений (рис. 1).
Рис. 1. Использование стекла в архитектуре и дизайне
История производства изделий из стекла насчитывает несколько тысяч лет и большую часть этого времени стекло было очень дорогостоящим материалом. Но уже с появлением индустриальных способов производства изделия из стекла стали доступными для конечного потребителя. Вместе с тем сохранились основные технологические процессы, предполагающие возможность повторного использования стеклобоя для производства нового материала без потери его качества. [1,2,3]
В своей книге «От колыбели до колыбели. Меняем подход к тому, как мы создаем вещи» Михаэль Браунгарт и Уильям МакДонах описывают этапы внедрения экорезультативности в практику, в числе рекомендаций авторы предлагают применять концепцию, согласно которой предлагается «рассматривать отходы как пищу». [4] Стекло является именно таким материалом, который можно использовать повторно, без потери качества, неограниченное количество раз.
Вопросы производства изделий из переработанного сырья были рассмотрены на выставке «Фальконье. Архитектура света» проходившей в 2023 году в Музее архитектуры им. А.В. Щусева, где организаторы декларировали, что воссозданные для выставки стеклянные кирпичи Фальконье произведены с использованием переработанного стекла, чему был посвящен отдельный стенд выставки (рис. 2). [3] Таким образом, выставка об истории производства стеклянных кирпичей Фальконье привлекла внимание к актуальной проблеме сбора, переработки и повторного использования переработанных материалов.
Рис. 2. Стенд, посвященный использованию переработанного стекла
для создания выставочных образцов (выставка «Фальконье. Архитектура света», 2023 г.)
Объекты и методы исследования
Преимуществом использования переработанного стекла для создания новых изделий и материалов является также возможность уменьшения расхода электроэнергии (ввиду снижения требуемой температуры при производстве) и снижения количества вредных выбросов, а также сокращение объемов сырья, что способствует сбережению природных ресурсов. [5]
Перечисленные выше достоинства повторного использования стекла соответствуют концепции устойчивого развития и принципам экологического дизайна в части универсальности, долговечности и рациональности этого материала. [6-8]
Современные технологии производства изделий и конструкций из стекла позволяют получить новые по своему составу и форме материалы, например, технология изготовления многослойного стекла (триплекс) и технология моллирования, используемая для создания криволинейных поверхностей. С помощью комбинирования материалов, (использование напыления, армирования или полимерной пленки) получают улучшенные физико-механические свойства изделий из стекла – солнцезащитное, энергосберегающее, звуконепроницаемое, ударопрочное, огнеупорное и другие виды стекла. [1,2]
Однако, с появлением комбинированных материалов из стекла возникли сложности с их переработкой и возможностью повторного использования, в том числе вопросы классификации отходов из стекла, а также создания технологии очищения и выделения стекла в случае переработки многослойных материалов. [9]
Сегодня уже существует ряд запатентованных технологий переработки многослойных материалов из стекла, в том числе созданных по технологии триплекс, а также разработаны нормативно-правовые документы, содержащие требования по классификации и определению класса опасности определенного вида отходов. [10,11]
Автоматизация процесса проектирования зданий позволяет архитекторам, инженерам и дизайнерам учитывать вопросы использования переработанных материалов на ранних стадиях реализации проекта. Технология информационного моделирования предполагает объединение подробной информации о каждом элементе модели здания. [12-13]
Возможность создания дополнительных инструментов и параметров в среде информационного моделирования позволяет сделать программные продукты более гибкими и расширяет их возможности в части решения различных задач проекта. [14-15]
Результаты исследований
Добавление информации о повторном использовании переработанного стекла является важной задачей для определения показателей экологической эффективности проекта. Для внесения указанной информации необходимо создать и добавить соответствующий параметр в палитру свойств элемента информационной модели. Тогда, при систематизации элементов модели по признаку материала «Стекло» мы сможем получить подробную информацию об использовании переработанного стекла для производства новых изделий и конструкций, применяемых в проекте. (рис. 3)
Рис. 3. Схема представления информации об использовании переработанного стекла
для производства новых изделий и конструкций, применяемых в проекте
Последующая консолидация представленной информации о повторном использовании переработанного стекла позволит получить соответствующие показатели экологической эффективности проектируемого здания.
Выводы
Вопросы переработки и повторного использования стекала, рассмотренные в настоящем исследовании, позволяют сделать выводы о важности использования переработанного стекла для производства новых изделий и конструкций, в том числе в части повышения экологической эффективности зданий и сбережения природных ресурсов. Использование технологии информационного моделирования при проектировании зданий позволяет добавлять и систематизировать информацию об использовании переработанного стекла для создания изделий и конструкций, представленных в составе элементов информационной модели здания. Полученные обобщенные данные об использовании переработанного стекла при проектировании зданий могут быть использованы для определения показателей экологической эффективности зданий и принятия проектных решений.
1. Журнал todigest: стекло в архитектуре и дизайне интерьеров. Номер 1. Ноябрь, 2021. - 688 с.
2. История стекла. От стеклянного оружия до стекол иллюминаторов космических кораблей. - М.: Центрполиграф, 2021. - 320 с.
3. Фальконье. Архитектура света / составители А.К. Кистанова, Н.А. Андреев; авторы статей А.К., Кистанова, Т.В. Княжицкая, Г.Г. Коротков [и др.]. - Москва: Кучково поле Музеон, 2023. - 176 с.: ил.
4. От колыбели до колыбели. Меняем подход к тому, как мы создаем вещи / Михаэль Браунгарт и Уильям МакДонах. - М. : Ад Маргинем Пресс, Музей современного искусства «Гараж», 2020. - 208 с.
5. Пальчикова А. В., Дымникова О. В. Вторичная переработка стекла. // Актуальные проблемы науки и техники. 2019. Материалы нац. науч.-практ. конф : (Ростов-на-Дону, 26- 28 марта 2019 г.); Донской гос. техн. ун-т. - Ростов-на-Дону : ДГТУ, 2019. - С. 152-154.
6. Панкина М. В., Захарова С. В. Принципы дизайна: от функционализма к экологизации // Научно-методический электронный журнал «Концепт». - 2014. - Т. 20. - С. 2026-2030. - URL: http://e-koncept.ru/2014/54669.htm.
7. Экологический дизайн : учеб. пособие для для бакалавриата и магистратуры / М. В. Панкина, С. В. Захарова. - 2-е изд., испр. и доп. - М. : Издательство Юрайт, 2017. - 197 с. - Серия : Университеты России.
8. Панкина М.В., Захарова С.В. Принципы экологического дизайна // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 1. ; URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=12128 (дата обращения: 02.09.2023)
9. Черная А.А. Проблема переработки отходов строительной индустрии // Современные достижения научно-технического прогресса. 2022. № 1 (1). С. 8-11.
10. Соколов Л.И. Классификация и рециклинг строительных отходов // Управление техносферой. 2021. Т. 4. № 1. С. 39-49.
11. Приказ Росприроднадзора от 22.05.2017 № 242 (ред. от 02.11.2018) "Об утверждении Федерального классификационного каталога отходов" (с изм. и доп., вступ. в силу с 04.10.2021)
12. To the question of the building information modeling technologies transition to a new development level Shilov, L., Shilova, L. E3S Web of Conferences, 2021, 281, 04006
13. Methodology of Coding Building Information Model Elements at the Stages of the Life Cycle Shilov, L., Shilova, L. Lecture Notes in Civil Engineeringthis link is disabled, 2022, 231, pp. 239-247
14. Евтушенко С.И., Осташев Р.А. Разработка IFC маппинга для выгрузки информационных моделей архитектурных решений // Строительство и архитектура. - 2022. - Т. 10, Вып. 2 (35). - С. 91-110. doi:https://doi.org/10.29039/2308-0191-2022-10-2-91-110
15. Уланов А.В., Евтушенко С.И. Проблемы и решения применения BIM технологий при проектировании окон // В сборнике: BIM-моделирование в задачах строительства и архитектуры. Материалы III Международной научно-практической конференции. 2020. С. 286-295.
