Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Устойчивый городской дизайн и инновации: Photovoltaic ombrière SUDI - это автономная мобильная станция, восполняющая энергию для электромобилей с помощью солнечной энергии .

Устойчивое проектирование - это процесс проектирования или эксплуатации систем, при которых они используют энергию и ресурсы устойчиво , другими словами, со скоростью, которая не ставит под угрозу природную среду или способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности.

Общие инженерные направления [ править ]

Как аспект инженерных дисциплин [ править ]

Каждая инженерная дисциплина занимается устойчивым проектированием, используя множество инициатив, особенно анализ жизненного цикла (LCA), предотвращение загрязнения , дизайн для окружающей среды (DfE), дизайн с учетом разборки (DfD) и дизайн с переработкой (DfR). Они заменяют или, по крайней мере, меняют парадигмы борьбы с загрязнением. Например, понятие « ограничение и торговля»"была протестирована и хорошо работает в отношении некоторых загрязнителей. Это система, в которой компаниям разрешается размещать" пузырь "над всем производственным комплексом или обмениваться кредитами на загрязнение с другими компаниями в своей отрасли вместо" по очереди " и подход "труба за трубой", то есть так называемый "командно-контрольный" подход. Такие нововведения в области политики и регулирования требуют некоторых улучшенных технологических подходов, а также подходов, основанных на более высоком качестве, таких как выравнивание уровней загрязняющих веществ. и использование менее дорогостоящих технологий для удаления первого большого количества загрязнителей, за которыми следуют более высокие технологии эксплуатации и технического обслуживания (O&M) для более сложных в обработке дымоходов и труб. Но,чистым эффектом может быть большее сокращение выбросов загрязняющих веществ и сточных вод.чем рассматривать каждый стек или канал как независимый объект. Это основа для наиболее устойчивых подходов к проектированию, то есть проведения анализа жизненного цикла, определения приоритетов наиболее важных проблем и согласования технологий и операций для их решения. Проблемы будут различаться по размеру (например, загрязнению), сложности обработки и выполнимости. Наиболее трудноразрешимыми проблемами часто являются небольшие, но очень дорогие и трудно поддающиеся лечению, т. Е. Менее выполнимые. Конечно, как и при любой смене парадигмы , ожиданиями нужно управлять как с технической, так и с оперативной точки зрения. [2]Исторически соображения устойчивости рассматривались инженерами как ограничения при разработке. Например, с опасными веществами, образующимися в процессе производства, обращаются как с потоком отходов, который необходимо локализовать и обрабатывать. Производство опасных отходов необходимо было ограничить путем выбора определенных типов производства, увеличения мощностей по обращению с отходами, а если они не полностью выполняли свою работу, 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]

  1. Уменьшение отходов
  2. Управление материальными потоками
  3. Предотвращение загрязнения и
  4. Улучшение продукта.

Зеленая инженерия включает в себя множество способов улучшения процессов и продуктов, чтобы сделать их более эффективными с точки зрения охраны окружающей среды и устойчивого развития. [5] Каждый из этих подходов зависит от рассмотрения возможных воздействий в пространстве и времени. Архитекторы учитывают чувство места. Инженеры рассматривают карту сайта как набор потоков, пересекающих границу. При проектировании необходимо учитывать краткосрочные и долгосрочные воздействия. Эти воздействия, выходящие за рамки ближайшего будущего, являются прерогативой устойчивого проектирования. Эффекты могут не проявляться десятилетиями. В середине двадцатого века дизайнеры указали на использование того, что сейчас известно как опасные строительные материалы, таких как асбестовые полы, обертка для труб и черепица, свинцовая краска.и трубы, и даже структурные и механические системы, которые могли увеличить воздействие плесени и радона. Эти решения привели к риску для здоровья жителей. Оглядываясь назад, легко критиковать эти решения, но многие из них были приняты по благородным причинам, например, по предотвращению пожаров и долговечности материалов. Тем не менее, это показывает, что, казалось бы, небольшие удары, если смотреть через призму времени, могут экспоненциально усиливаться по своим эффектам. Устойчивый дизайн требует полной оценки дизайна на месте и во времени. Некоторые удары могут произойти только через столетия в будущем. Например, степень, в которой мы решаем использовать ядерную энергию для производства электроэнергии, является рациональным проектным решением. В радиоактивных отходахможет иметь период полураспада в сотни тысяч лет. То есть на распад половины радиоактивных изотопов уйдут все эти годы. Радиоактивный распадэто самопроизвольное превращение одного элемента в другой. Это происходит за счет необратимого изменения количества протонов в ядре. Таким образом, устойчивые проекты таких предприятий должны учитывать весьма неопределенные перспективы. Например, даже если мы правильно разместим предупреждающие знаки об этих опасных отходах, мы не знаем, будет ли понятен английский язык. Все четыре цели зеленого инжиниринга, упомянутые выше, поддерживаются с точки зрения долгосрочного жизненного цикла. Анализ жизненного цикла - это целостный подход к рассмотрению продукта, процесса или деятельности в целом, включая сырье, производство, транспортировку, распространение, использование, техническое обслуживание, переработку и окончательную утилизацию. Другими словами, оценка его жизненного цикла должна дать полное представление о продукте. Первый шаг в оценке жизненного циклазаключается в сборе данных о потоке материала через идентифицируемое общество. После того, как известны количества различных компонентов такого потока, оцениваются важные функции и влияние каждого этапа производства, изготовления, использования и восстановления / утилизации. Таким образом, при устойчивом проектировании инженеры должны оптимизировать переменные, которые обеспечивают лучшую производительность во временных рамках. [4]

Достижения с 1992 по 2002 год [ править ]

  • Было сформировано Всемирное инженерное партнерство в интересах устойчивого развития (WEPSD), которое отвечает за следующие области: преобразование инженерных обязанностей и этики в устойчивое развитие, анализ и разработка долгосрочного плана, поиск решения путем обмена информацией с партнерами и использования новых технологий, и решить критические глобальные экологические проблемы, такие как пресная вода и изменение климата
  • CASI Global была создана в основном как платформа для обмена передовым опытом корпораций и правительств; с миссией продвигать дело и знания в области корпоративной социальной защиты 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 состоит в том, что каждый профессионал привносит устойчивость в свою основную функцию и отрасль. http://www.casiglobal.us/
  • Разработаны экологические политики, кодексы этики и руководящие принципы устойчивого развития.
  • Хартия Земли была перезапущена как инициатива гражданского общества
  • Всемирный банк, Программа ООН по окружающей среде и Глобальный экологический фонд присоединились к программам устойчивого развития.
  • Запущены программы для студентов инженерных специальностей и практикующих инженеров по применению концепций устойчивого развития в своей работе.
  • Разработал новые подходы к производственным процессам

Устойчивое жилье [ править ]

Основная статья: устойчивое жилье

В 2013 году среднее годовое потребление электроэнергии потребителем коммунальных услуг в США составляло 10 908 киловатт-часов (кВт-ч), в среднем 909 кВт-ч в месяц. В Луизиане было самое высокое годовое потребление - 15 270 кВт / ч, а на Гавайях - самое низкое - 6 176 кВт / ч. [6] Сам жилой сектор использует 18% [7] всей вырабатываемой энергии, и, следовательно, внедрение устойчивых методов строительства может значительно сократить это количество. Основные методы устойчивого строительства включают:

  1. Экологически устойчивое место и местоположение: один важный элемент экологичности, который часто упускается из виду, - это просто место, где мы решили строить. Избегание неподходящих участков, таких как сельхозугодья, и размещение участка рядом с существующей инфраструктурой, такой как дороги, канализация, ливневые системы и транспорт, позволяет строителям уменьшить негативное воздействие на окружающую среду дома.
  2. Экономия воды : экономия воды может быть экономически выгодна путем установки приспособлений с низким расходом, которые часто стоят столько же, сколько менее эффективные модели. В озеленении можно сэкономить воду, просто выбрав подходящие растения.
  3. Материалы: Зеленые материалы включают в себя множество различных вариантов. Чаще всего люди считают, что «зеленый» означает переработанные материалы . Хотя эти переработанные материалы представляют собой один из вариантов, экологически чистые материалы также включают повторно используемые материалы, возобновляемые материалы, такие как бамбук и пробка, или материалы, местные для вашего региона. Помните, что зеленый материал не обязательно должен стоить дороже или быть более или менее качественным. Большинство экологически чистых продуктов сопоставимы с их неэкологичными аналогами.
  4. Энергосбережение: вероятно, самая важная часть зеленого строительства - это энергосбережение . Реализуя пассивный дизайн , структурные изолированные панели (SIP), эффективное освещение и возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и геотермальная энергия , дом может получить выгоду от снижения потребления энергии или квалифицироваться как дом с нулевым потреблением энергии.
  5. Качество окружающей среды в помещении: качество окружающей среды в помещении играет ключевую 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 иметь хорошую вентиляцию и достаточное дневное освещение. [8]

Экономия [ править ]

  1. Экономия воды: в недавно построенном доме можно без дополнительных затрат реализовывать продукты с этикеткой WaterSense и экономить воду на 20% с учетом экономии на водонагревателе и самой воды.
  2. Энергосбережение:Когда речь идет о надбавках за внедрение, энергосбережение, безусловно, является наиболее интенсивным. Однако он также имеет самый большой потенциал для экономии. Минимальная экономия может быть достигнута без дополнительных затрат, если следовать стратегии пассивного проектирования. Следующим шагом на пути от пассивного проектирования к уровню экологичности (и, в конечном итоге, к уровню экономии) будет внедрение передовых материалов для ограждающих конструкций зданий, таких как структурные изолированные панели (SIP). SIP можно установить примерно за 2 доллара за погонный фут внешней стены. Это равняется общей сумме премии менее 500 долларов за типичный одноэтажный дом, что дает экономию энергии на 50%. По данным Министерства энергетики, среднегодовые затраты на электроэнергию для дома на одну семью составляют 2200 долларов. Таким образом, SIP могут сэкономить до 1100 долларов в год. Чтобы достичь экономии, связанной с чистымдом с нулевым потреблением энергии , возобновляемые источники энергии должны быть реализованы в дополнение к другим функциям. Геотермальная энергетическая система могла бы достичь этой цели с надбавкой к стоимости приблизительно 7 долларов за квадратный фут, в то время как фотоэлектрическая система (солнечная энергия) потребовала бы общей страховой премии до 25 000 долларов. [8]

См. Также [ править ]

  • Гражданское строительство
  • Экотехнологии
  • Инженерия окружающей среды
  • Экологическая инженерия
  • Экологические технологии
  • Зеленое здание
  • Зеленая инженерия
  • Устойчивость
  • Экологичный дизайн

Ссылки [ править ]

  1. ^ Хусеманн, Майкл Х. и Джойс А. Хусеманн (2011). Technofix: Почему технологии не спасут нас или окружающую среду , глава 13, «Разработка экологически устойчивых и подходящих технологий», издательство New Society Publishers, остров Габриола, Британская Колумбия, Канада, ISBN  0865717044 , 464 стр.
  2. ^ Vallero, Daniel A. (2008). Устойчивый дизайн: наука об устойчивости и зеленая инженерия . Бразье, Крис. Хобокен, Нью-Джерси: Джон Вили. ISBN 978-0-470-13062-9. OCLC  173480533 .
  3. ^ Кабесас, Эриберто; Mauter, Meagan S .; Шоннард, Дэвид; Вы, Fengqi (2018). «Виртуальный специальный выпуск ACS Sustainable Chemistry & Engineering по системному анализу, проектированию и оптимизации для обеспечения устойчивости» . ACS Устойчивая химия и инженерия . 6 (6): 7199. DOI : 10.1021 / acssuschemeng.8b02227 .
  4. ^ a b Д. Валлеро и К. Бразье (2008), Устойчивый дизайн: наука об устойчивости и экологическая инженерия. John Wiley and Sons, Inc., Хобокен, Нью-Джерси, ISBN 0470130628 . 
  5. ^ Устойчивость продуктов, процессов и цепочек поставок: теория и приложения . Ты, Фэнци. Амстердам. ISBN 978-0-444-63491-7. OCLC  908335764 .CS1 maint: другие ( ссылка )
  6. ^ «Сколько электроэнергии использует американский дом? - FAQ - Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 2 сентября 2015 .
  7. ^ «Сколько энергии потребляет в мире каждый сектор? - FAQ - Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 2 сентября 2015 .
  8. ^ a b AP, Майкл Толсон, MBA, LEED. «Зеленые дома против традиционных домов - Buildipedia» . buildipedia.com . Проверено 2 сентября 2015 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Ванегас, Хорхе. (2004). «Устойчивая инженерная практика - Введение». Издательство ASCE.
  • Анталия, Турция (1997). «XI Всемирный лесной конгресс» , (Том 3, тема 2)
  • Экологическое проектирование и проектирование , Гражданское строительство
  • CASI Global , Глобальный орган по сертификации в области 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, которые могут существовать в гармонии с миром природы , Purdue Environmental and Ecological Engineering
  • Проблемы устойчивости: Примечания , Центр устойчивого развития, Кембриджский университет
  • Роль инженеров в устойчивом развитии