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.
