Устойчивое проектирование
Устойчивое проектирование — это процесс проектирования или эксплуатации систем, обеспечивающих устойчивое использование энергии и ресурсов , другими словами, со скоростью, которая не ставит под угрозу природную среду или способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности.
Общие направления инженерные
Устойчивая инженерия фокусируется на следующем:
- Водоснабжение
- Производство продуктов питания
- Жилье и убежище
- Санитария и утилизация отходов
- Развитие энергетики
- Транспорт
- Промышленная переработка
- Разработка природных ресурсов
- Очистка загрязненных свалок
- Планирование проектов по снижению экологического и социального воздействия
- Восстановление природной среды, такой как леса, озера, ручьи и водно-болотные угодья.
- Оказание медицинской помощи нуждающимся
- Минимизация и ответственная утилизация отходов на благо всех
- Совершенствование промышленных процессов для устранения отходов и сокращения потребления
- Рекомендации по правильному и инновационному использованию технологий [1]
Аспекты инженерных дисциплин [ править ]
Каждая инженерная дисциплина занимается устойчивым проектированием, используя многочисленные инициативы, особенно анализ жизненного цикла (LCA), предотвращение загрязнения, проектирование для окружающей среды (DfE), проектирование для разборки (DfD) и проектирование для переработки (DfR). Они заменяют или, по крайней мере, меняют парадигмы контроля загрязнения. Например, концепция « ограничения и торговли » была проверена и хорошо работает для некоторых загрязнителей. Это система, в которой компаниям разрешается размещать «пузырь» над всем производственным комплексом или торговать квотами на загрязнение с другими компаниями в своей отрасли вместо подхода «стопка за стопкой» и «труба за трубой», т.е. так называемый подход «командования и контроля». Такие инновации в политике и регулировании требуют некоторых усовершенствованных подходов, основанных на технологиях, а также более эффективных подходов, основанных на качестве, таких как выравнивание нагрузки загрязняющих веществ и использование менее дорогих технологий для удаления первой большой массы загрязняющих веществ с последующим более активным использованием и техническим обслуживанием (ЭиТО). ) технологии для более сложной обработки дымовых труб и труб. Но конечным эффектом может стать большее сокращение выбросов загрязняющих веществ и сточных вод , чем рассматривать каждую дымовую трубу или трубу как независимый объект. Это основа для большинства подходов к устойчивому проектированию, т.е. проведения анализа жизненного цикла, определения приоритетности наиболее важных проблем и сопоставления технологий и операций для их решения. Проблемы будут различаться в зависимости от размера (например, нагрузки загрязняющих веществ), сложности решения и осуществимости. Наиболее трудноразрешимыми проблемами зачастую являются небольшие, но очень дорогие и трудно поддающиеся лечению, т.е. менее осуществимые проблемы. Конечно, как и при любом изменении парадигмы , ожиданиями необходимо управлять как с технической, так и с оперативной точки зрения. [2] Исторически сложилось так, что инженеры рассматривали соображения устойчивости как ограничения при разработке своих проектов. Например, с опасными веществами, образующимися в процессе производства, обращались как с потоком отходов, которые необходимо локализовать и перерабатывать. Производство опасных отходов необходимо было ограничить путем выбора определенных типов производства, увеличения мощностей по переработке отходов, а если они не полностью справлялись со своей задачей, ограничения темпов производства. Зеленая инженерия признает, что эти процессы часто неэффективны с экономической и экологической точек зрения, что требует комплексного, систематического подхода к жизненному циклу. [3] Зеленая инженерия пытается достичь четырех целей: [4]
- Сокращение отходов
- Управление материалами
- Предотвращение загрязнения и
- Улучшение продукта.
Зеленая инженерия включает в себя множество способов улучшения процессов и продуктов, чтобы сделать их более эффективными с экологической и устойчивой точки зрения. [5] Каждый из этих подходов зависит от рассмотрения возможных воздействий в пространстве и времени. Архитекторы учитывают чувство места. Инженеры рассматривают карту объекта как набор потоков через границу. При разработке проекта необходимо учитывать краткосрочные и долгосрочные последствия. Эти последствия, выходящие за рамки краткосрочной перспективы, являются областью устойчивого дизайна.Последствия могут не проявляться десятилетиями. В середине двадцатого века проектировщики предписывали использовать то, что сейчас известно как опасные строительные материалы, такие как асбестовые полы, трубная обвязка и черепица, свинцовая краска и трубы, и даже структурные и механические системы, которые могли увеличить воздействие плесень и радон. Эти решения привели к риску для здоровья жителей. Оглядываясь назад, легко критиковать эти решения, но многие из них были приняты по благородным причинам, таким как предотвращение пожаров и долговечность материалов. Тем не менее, это показывает, что, казалось бы, небольшие воздействия, если смотреть через призму времени, могут быть экспоненциально усилены.Устойчивый дизайн требует полной оценки проекта на месте и во времени. Некоторые воздействия могут произойти не раньше, чем через несколько столетий в будущем. Например, степень, в которой мы решаем использовать Атомная энергетика для производства электроэнергии является устойчивым проектным решением. Период полураспада радиоактивных отходов может составлять сотни тысяч лет, то есть все эти годы потребуются для распада половины радиоактивных изотопов. Радиоактивный распад – это самопроизвольное превращение одного элемента в другой. Это происходит за счет необратимого изменения числа протонов в ядре. Таким образом, устойчивые проекты таких предприятий должны учитывать весьма неопределенное будущее. Например, даже если мы правильно разместим предупреждающие знаки об этих опасных отходах, мы не знаем, будет ли понятен английский язык.Все четыре цели «зеленой» инженерии, упомянутые выше, поддерживаются долгосрочной точкой зрения жизненного цикла. Анализ жизненного цикла — это целостный подход, позволяющий рассматривать продукт, процесс или деятельность в целом, включая сырье, производство, транспортировку, распространение, использование, техническое обслуживание, переработку и окончательную утилизацию. Другими словами, оценка жизненного цикла должна дать полную картину продукта.Первый шаг в Оценка жизненного цикла заключается в сборе данных о потоке материала через идентифицируемое общество. Как только количества различных компонентов такого потока станут известны, оцениваются важные функции и последствия каждого этапа производства, изготовления, использования и восстановления/утилизации. Таким образом, в устойчивом проектировании инженеры должны оптимизировать переменные, которые обеспечивают наилучшую производительность во временных рамках. [4]
Достижения с 1992 по 2002 год [ править ]
- Было сформировано Всемирное инженерное партнерство в интересах устойчивого развития (WEPSD), и оно отвечает за следующие области: пересмотр инженерных обязанностей и этики устойчивого развития, анализ и разработка долгосрочного плана, поиск решений путем обмена информацией с партнерами и использования новых технологий. и решить важнейшие глобальные проблемы окружающей среды, такие как пресная вода и изменение климата.
- CASI Global была создана главным образом как платформа, позволяющая корпорациям и правительствам обмениваться передовым опытом; с миссией продвигать идеи КСО и устойчивого развития. Тысячи корпораций и колледжей по всему миру теперь являются частью CASI Global с целью поддержки этой миссии. CASI также предлагает программы Global Fellow по финансам, операциям, производству, цепочке поставок и т. д. с двойной специализацией в области устойчивого развития. Идея заключается в том, что каждый профессионал должен внедрить устойчивое развитие в своей основной функции и отрасли. CASI Глобал
- Разработана экологическая политика, этические кодексы и руководящие принципы устойчивого развития.
- Хартия Земли была перезапущена как гражданского общества инициатива
- Всемирный банк, Экологическая программа ООН и Глобальный экологический фонд объединились в программы устойчивого развития.
- Запущены программы для студентов инженерных специальностей и практикующих инженеров по применению концепций устойчивого развития в своей работе.
- Разработал новые подходы в промышленных процессах
Экологичное жилье [ править ]
В 2013 году среднегодовое потребление электроэнергии потребителями коммунальных услуг в США составило 10 908 киловатт-часов (кВтч), в среднем 909 кВтч в месяц. В Луизиане было самое высокое годовое потребление — 15 270 кВтч, а на Гавайях — самое низкое — 6 176 кВтч. [6] Сам жилищный сектор использует 18% [7] общего объема вырабатываемой энергии, и, следовательно, при использовании методов устойчивого строительства это число может быть значительно сокращено. Основные практики устойчивого строительства включают в себя:
- Экологичное место и местоположение. Одним из важных элементов строительства, который часто упускают из виду, является поиск подходящего места для строительства. Избегание неподходящих участков, таких как сельскохозяйственные угодья, и размещение участка рядом с существующей инфраструктурой, такой как дороги, канализация, ливневые системы и транспорт, позволяет строителям уменьшить негативное воздействие на окружающую среду дома.
- Экономия воды. Экономия воды может быть достигнута экономично путем установки светильников с низким расходом, которые часто стоят так же, как и менее эффективные модели. Воду можно сэкономить в ландшафтном дизайне, выбрав подходящие растения.
- Материалы: Зеленые материалы включают множество различных вариантов. Люди обычно полагают, что «зеленый» означает переработанные материалы . Хотя переработанные материалы представляют собой один из вариантов, зеленые материалы также включают повторно используемые материалы, возобновляемые материалы, такие как бамбук и пробка, или материалы, местные для конкретного региона. Экологически чистый материал не обязательно должен стоить дороже или быть более низкого или более высокого качества. Большинство «зеленых» продуктов сопоставимы со своими незелеными аналогами.
- Энергосбережение: Вероятно, наиболее важной частью зеленого строительства является энергосбережение . Внедряя пассивный дизайн , структурно-изолированные панели (SIP), эффективное освещение и возобновляемые источники энергии , такие как солнечная энергия и геотермальная энергия , дом может получить выгоду от снижения энергопотребления или квалифицироваться как дом с нулевым потреблением энергии.
- Качество внутренней среды: Качество внутренней среды играет решающую роль в здоровье человека. Во многих случаях можно создать гораздо более здоровую окружающую среду, избегая использования опасных материалов, содержащихся в краске, коврах и других покрытиях. Также важно обеспечить хорошую вентиляцию и достаточное дневное освещение. [8]
Экономия [ править ]
- Экономия воды: в недавно построенном доме можно использовать продукцию с маркировкой WaterSense без дополнительных затрат и добиться экономии воды на 20 %, если учесть экономию на водонагревателе и самой воде.
- Энергосбережение. Энергосбережение требует больших затрат, когда речь идет о дополнительных затратах на внедрение. Однако у него также есть большой потенциал для экономии. Минимальная экономия может быть достигнута без дополнительных затрат, если следовать стратегиям пассивного проектирования. Следующим шагом от пассивного проектирования к уровню экологичности (и, в конечном итоге, к уровню экономии) станет внедрение передовых материалов для ограждающих конструкций зданий, таких как структурно-изолированные панели (SIP). SIP можно установить примерно за 2 доллара за погонный фут внешней стены. Это соответствует общей надбавке менее 500 долларов США за типичный одноэтажный дом, что приведет к экономии энергии на 50%. По данным Министерства энергетики, среднегодовые расходы на электроэнергию для дома на одну семью составляют 2200 долларов. Таким образом, SIP может сэкономить до 1100 долларов в год. Чтобы достичь экономии, связанной с домом с нулевым потреблением энергии , необходимо внедрить возобновляемую энергию в дополнение к другим функциям. Геотермальная энергетическая система могла бы достичь этой цели с надбавкой к издержкам примерно в 7 долларов за квадратный фут, в то время как фотоэлектрическая система (солнечная) потребует общей надбавки до 25 000 долларов. [8]
См. также [ править ]
- Гражданское строительство
- Экотехнологии
- Экологическая инженерия
- Экологическая инженерия
- Экологические технологии
- Зеленое здание
- Зеленая инженерия
- Устойчивое развитие
- Устойчивый дизайн
Ссылки [ править ]
- ^ Хуземанн, Майкл Х.; Джойс А. Хуземанн (2011). «Глава 13 «Разработка экологически устойчивых и подходящих технологий» ». Technofix: Почему технологии не спасут нас и окружающую среду . Остров Габриола, Британская Колумбия, Канада: Издательство New Society. ISBN 978-0-86571-704-6 .
- ^ Валлеро, Дэниел А. (2008). Устойчивый дизайн: наука об устойчивом развитии и зеленая инженерия . Брейзер, Крис. Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли. ISBN 978-0-470-13062-9 . OCLC 173480533 .
- ^ Кабесас, Эриберто; Маутер, Миган С.; Шоннард, Дэвид; Ты, Фэнци (2018). «Виртуальный специальный выпуск ACS Sustainable Chemistry & Engineering, посвященный системному анализу, проектированию и оптимизации в целях устойчивого развития» . ACS Устойчивая химия и инженерия . 6 (6): 7199. doi : 10.1021/acssuschemeng.8b02227 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Д. Валлеро и К. Бразье (2008), Устойчивый дизайн: наука об устойчивом развитии и зеленая инженерия. John Wiley and Sons, Inc., Хобокен, Нью-Джерси, ISBN 0470130628 .
- ^ Устойчивость продуктов, процессов и цепочек поставок: теория и приложения . Ты, Фэнци. Амстердам. 30 апреля 2015 г. ISBN 978-0-444-63491-7 . OCLC 908335764 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ «Сколько электроэнергии потребляет американский дом? - Часто задаваемые вопросы – Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 2 сентября 2015 г.
- ^ «Сколько энергии потребляется в мире каждым сектором? - Часто задаваемые вопросы – Управление энергетической информации США (EIA)» . Управление энергетической информации США . Проверено 2 сентября 2015 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Майкл Толсон MBA, LEED, AP. «Зеленые дома против традиционных домов» . buildipedia.com . Проверено 2 сентября 2015 г.
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
Внешние ссылки [ править ]
- Ванегас, Хорхе. (2004). «Практика устойчивого проектирования. Введение». Издательство ASCE.
- Анталия, Турция , (1997). «XI Всемирный лесной конгресс» , (Том 3, тема 2)
- Устойчивое проектирование и дизайн , Строительная компания
- CASI Global , Глобальный орган по сертификации корпоративной социальной ответственности и устойчивого развития.
- CASI – глобальный орган по сертификации корпоративной социальной ответственности и устойчивого развития
- Устойчивость продуктов, процессов и цепочек поставок: теория и приложения . (2015) Эльзевир. ISBN 9780444634726 .
- Исследования, Создание устойчивых систем, способных существовать в гармонии с миром природы , Пердью Экологическая и экологическая инженерия
- Проблемы устойчивого развития: заметки , Центр устойчивого развития, Кембриджский университет
- Роль инженеров в устойчивом развитии