Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Основные тенденции в отрасли теплоизоляционных материалов 19
1.1. Основные направления производства и применения теплоизоляционных материалов и систем в строительстве 19
1.2. Формулировка научной проблемы и постановка цели и задач исследования 43
Глава 2. Нормативные правовые основы геоэкологической оценки строительных материалов 45
2.1. Экологические декларации строительных материалов 45
2.2. Правила групп однородной продукции при разработке экологических деклараций строительных материалов 60
2.3. Принципы и методы экологической оценки строительных материалов 71
Глава 3. Анализ жизненного цикла теплоизоляционных материалов как геоэкологической системы . 90
3.1. Анализ жизненного цикла неорганических волокнистых теплоизоляционных материалов 90
3.2. Анализ жизненного цикла вакуумных теплоизоляционных панелей 106
3.3. Анализ жизненного цикла теплоизоляционных систем 112
3.4. Жизненный цикл теплоизоляционного материала как геоэкологическая система 125
Глава 4. Исследование геоэкологических систем по жизненному циклу теплоизоляционных материалов 135
4.1. Инженерно-экологические характеристики геоэкологических систем по жизненному циклу теплоизоляционных материалов 135
4.2. Исследования загрязнения атмосферного воздуха в геоэкологических системах, связанных с жизненным циклом волокнистых теплоизоляционных материалов 140
4.3. Исследование эмиссий из теплоизоляционных материалов 151
4.3.1. Исследование эмиссий волокна из теплоизоляционных материалов 151
4.3.2. Исследование эмиссий компонентов связующего из теплоизоляционных материалов 168
4.4. Мониторинг загрязнения окружающей среды формальдегидом в геоэкологических системах, связанных с жизненным циклом теплоизоляционных материалов 176
4.5. Исследование геоэкологической безопасности наномодифицированных строительных материалов 186
Глава 5. Методические основы геоэкологической оценки теплоизоляционных материалов 196
5.1. Оценка устойчивости геоэкологических систем, связанных с производственным этапом жизненного цикла теплоизоляционных материалов 196
5.2. Критерии геоэкологической оценки предприятий теплоизоляционных материалов 200
5.3. Система геоэкологической оценки по жизненному циклу теплоизоляционных материалов 211
5.4. Результаты геоэкологической оценки теплоизоляционных материалов: класс геоэкологического качества 214
5.5. Развитие методов оценки риска для геоэкологической оценки материалов 244
5.5.1. Методы оценки рисков в экономических механизмах охраны окружающей среды 244
5.5.2. Методы оценки рисков в геоэкологической оценке материалов и повышении устойчивости геоэкологических систем 251
5.6. Учет инновационного фактора при геоэкологической оценке материалов 259
Глава 6. Совершенствование системы нормирования геоэкологической оценки теплоизоляционных материалов 268
6.1. Формирование экологических требований к строительным материалам в системах оценки устойчивости строительства 268
6.1.1. Структура доказательной базы систем оценки устойчивости строительства 268
6.1.2. Методы анализа значимости критериев в рамках систем оценки устойчивого строительства 281
6.1.3. Интеграция данных оценки жизненного цикла материалов в системы устойчивого строительства 292
6.2. Система выбора материалов на стадии проектирования 298
6.2.1. Оценка эффективности применения теплоизоляционных материалов с геоэкологической точки зрения 298
6.2.2. Методы выбора строительных материалов в проектировании 304
6.3. Предложения по совершенствованию государственного нормирования и стандартизации в области геоэкологической оценки строительных материалов и устойчивости геоэкологических систем 310
Глава 7. Рекомендации по использованию методики геоэкологической оценки теплоизоляционных материалов и повышения устойчивости геоэкологических систем в строительстве 323
7.1. Учет функционального назначения и эксплуатационных свойств теплоизоляционного материала 323
7.2. Пример использования методики на практике для исследования применения теплоизоляционных материалов в жилых зданиях 342
7.3. Особенности применения методики геоэкологической оценки теплоизоляционных материалов и повышения устойчивости геоэкологических систем в строительстве 352
Заключение 364
Список литературы 367
Приложения 408
- Основные направления производства и применения теплоизоляционных материалов и систем в строительстве
- Жизненный цикл теплоизоляционного материала как геоэкологическая система
- Учет инновационного фактора при геоэкологической оценке материалов
- Особенности применения методики геоэкологической оценки теплоизоляционных материалов и повышения устойчивости геоэкологических систем в строительстве
Основные направления производства и применения теплоизоляционных материалов и систем в строительстве
Мировой рынок теплоизоляционных материалов для строительства постоянно развивается и оценивается специалистами по-разному. В денежном выражении называются цифры от 20 до 32 миллиардов долларов США [124, 173]. При этом масштабы мирового производства, например, волокнистых теплоизоляционных изделий превысили показатель 10 миллионов тонн в год, что позволяет представить суммарную длину ежегодно производимых в мире волокон сопоставимой с расстоянием между Солнцем и ближайшей к нему звездой [30, 103, 126].
В то же время потребность строительной отрасли в теплоизоляционных материалах и изделиях постоянно возрастает и оценивается Институтом экономики Сибирского отделения РАН в 0,1 м3 в год на каждого жителя России, что составит сотни тысяч тонн в год. Прогнозы развития промышленности строительных материалов до 2020 года предполагают к этому периоду объемы потребления теплоизоляционных материалов на основе минеральных волокон и, в частности, стекловолокна на уровне 40,751,6 млн. м3 (инерционный или инновационный сценарий), а полимерных теплоизоляционных материалов – от 11,3 до 14,3 млн. м3 при тех же вариантах развития экономики страны в целом [206]. При этом на момент 2010 г. несмотря на экономический кризис прогноз ОАО «Теплопроект» и Госстроя РФ был превышен строительной отраслью практически по всем направлениям:
- промышленная изоляция – 20-25 миллионов м3;
- реконструкция и строительство нового жилья – 18 миллионов м3;
- обеспечение коммунальных программ по реконструкции инженерных сетей – 7-12 миллионов м3. Итого потенциал российского рынка теплоизоляционных материалов к 2020 году оценивается свыше 50 и ориентировочно до 65 миллионов м3. Концепция развития промышленности строительных материалов для удовлетворения возрастающих потребностей российского рынка в теплоизоляционных материалах предусматривает ежегодный рост производства минераловатных изделий не менее одного миллиона м3 в год.
Структура рынка теплоизоляционных материалов в отношении объемов применения тех или иных групп характеризуется тенденцией, схожей с общемировой, когда 6080 % приходится на волокнистые неорганические теплоизоляционные материалы на основе минерального волокна из каменной и стекловаты. О соотношении этих материалов данные сильно разнятся: 65% минеральная вата и 8% стекловата по А. Карлову; 32% минеральная вата и 41% изделия на основе стекловолокна по сведениям портала «Утеплитель Строй». На пенопласты (полистирольный экструзионный и беспрессовый (вспененный), полиуретановый и др.) приходится свыше 20%. Доля рынка от 5 до 10 % остается за другими материалами (включая природные органические и неорганические ячеистой структуры).
В связи с высокой значимостью волокнистых неорганических теплоизоляционных материалов остановимся на кратком анализе их рынка. К волокнистым теплоизоляционным изделиям принято относить материалы, получаемые из расплавов горных пород (каолин, графит, кварц, базальт, диабаз, габбро и др.), металлургических шлаков и их смесей с добавлением или без добавления органического связующего [79]. По виду расплава принято подразделять волокнистые теплоизоляционные материалы на следующие виды (рисунок 1.1) [126]:
- стекловата;
- каменная вата (из природных ископаемых со связующим компонентом, базальтовое тонкое и супертонкое волокно);
- шлаковата. В соответствии со стандартом ГОСТ 319132011 (EN ISO 9229:2007) «Материалы и изделия теплоизоляционные. Термины и определения» [41] термин «каменная вата» вводится взамен принятого ранее термина «минеральная вата». И стекловолокно, и шлаковата и каменная вата могут называться минеральной ватой. Важным моментом является то, что каменная вата может быть как чисто базальтовой (как правило, в виде тонкого и супертонкого базальтового волокна), так и выпускаться на базе других горных пород с применением полимерных связующих [104, 319].
Описание объемов применения теплоизоляционных материалов на основе минеральных волокон в отечественном строительстве в натуральном выражении включало на начало второго десятилетия XXI века от 11 до 13 миллионов м3 (что в денежном выражении составило около 760 млн. евро) (данные компаний IndexBox и Abarus Market Research), а по сведениям исследователей из Оренбургского государственного университета даже превышал 20 миллионов м3 [206]. Соотношение импортной и отечественной продукции на рынке в последние годы претерпевает изменения. На 2010 г. оно определялось как 12% импорта на 88% отечественных изделий (по информации Росстата, Федеральной таможенной службы РФ и анализа компании IndexBox). За период с 2003 по 2007 год оно было зафиксировано на следующем уровне с тенденцией роста импорта: импорт – 32,8%, отечественная продукция – 67,2% (сведения Abarus Market Research). Объем рынка теплоизоляционных материалов в строительстве Германии составлял на тот же период около 29-30 миллионов м3. Причем на минеральную вату приходилось по 32% (стекловата) и 28% (каменная вата). Таким образом, волокнистая теплоизоляция составляла в сумме 60% или 17,4 миллионов м3. В то же время по данным на тот же период по рынку Украины, его объем измеряется всего около 1 миллиона м3. Соотношение между разными изделиями из минеральной ваты (стекловата и базальтовая вата) на отечественном рынке составляет 25 на 45% [126, 129 ,161], что свидетельствует о большем проценте неорганических волокнистых материалов среди всей используемой в строительстве теплоизоляции (свыше 65% по сравнению с 60% в Германии).
Сравнительные исследования рынков всех теплоизоляционных изделий по разным странам также показывают отставание России от ряда стран по такому показателю, как количество применяемой теплоизоляции на 1000 жителей. Это отставание некоторые специалисты оценивают в 4 раза, другие даже в 7-10 раз [185]. Ситуация в этом смысле выглядит довольно необычно с учетом климатических условий нашей страны.
Динамика импорта минераловатных изделий в Россию в период 2002–2018 годы показана в таблице 1.1. Главными импортерами минераловатной продукции на рынок России считаются КНР (39%) и Польша (24%), с большим отрывом следуют Финляндия (9%) и Словакия (6%) (расчеты консалтинговой компании Abarus Market Research). В основном китайская теплоизоляция применяется в строительстве таких регионов как Дальний Восток и Сибирь. Китайская продукция является самой дешевой по стоимости по сравнению с другой ввозимой строительной теплоизоляцией, а самой дорогостоящей минеральной ватой на нашем рынке является ввозимая из Дании. Как правило, менее дорогая импортная продукция реализуется через строительные рынки и получает широкий спрос у индивидуальных застройщиков, что значительно осложняет контроль качества и экологической безопасности теплоизоляционных изделий. Статистическая оценка поставок дешевой продукции из КНР и Польши также требует проверки на адекватность в связи с возможным количеством некорректных данных.
Жизненный цикл теплоизоляционного материала как геоэкологическая система
В разделе 3.3 показано, что основой для анализа жизненного цикла, ориентированного на последствия, с последующей разработкой таких же экологических деклараций является экономические подходы и ситуация на рынке. Спрос на продукцию может вызывать необходимость производства несколько большего ее количества, а также сказываться на смежных отраслях, поставляющих сырьевые ресурсы или использующих отходы, что можно учитывать с помощью ориентированного на последствия анализа. Основными принципами расширения границ системы, изучаемой в рамках ориентированного на последствия анализа жизненного цикла, являются связанность с жизненным циклом продукта. Естественно, что воздействия на геоэкологические системы, связанные с жизненным циклом вспомогательных компонентов также необходимо принимать во внимание. Таким образом, рассматривают открытую систему, в которой принимаются во внимание все типы воздействий на окружающую среду. Понятие геоэкологических систем (или геоэкосистем) используется в науке давно с учетом отличий ее от понятий экосистема и биогеоценоз. В частности, основными отличиями геоэкосистем являются наличие конкретных принципов определения границ и рассмотрение систем с точки зрения целого комплекса факторов (например, анализ разных геосферных компонентов), при этом могут выделяться некоторые особенности, характерные для исследования (социальные, ландшафтные, пространственные и т.д.) [36, 107, 112, 154].
Практика использования методологии анализа жизненного цикла как на атрибутивном, так и на уровне учета последствий показывает, что четкость определения показателей из стандарта ГОСТ Р 562692014/ ISO/TR 14047:2012 «Экологический менеджмент. Оценка жизненного цикла. Примеры применения ИСО 14044 к ситуациям воздействия» [47] может быть доведена до совершенства [275, 292]. Однако наряду с универсальностью критериев оценка количественных воздействий на составляющие геоэкологической системы имеет и недостаток.
Показатели оценки практически не имеют локальной привязки и не учитывают характер геоэкологических систем, связанных с жизненным циклом теплоизоляционных материалов, а также фоновых показателей в районе расположения важнейших этапов жизненного цикла (от добычи сырья до утилизации). Например, показатель эвтрофикации или переудобрения просто дает сведения, сколько влияющих на эти процессы веществ выделяется по жизненному циклу материала (в пересчете на остаток ортофосфорной кислоты PO42-) и не показывает, встречались ли в конкретном случае аквальные системы или агроценозы. Среди всех систем оценки стоит отметить, что учет показателя снижения видового разнообразия ведется только в оценочных системах DIN и Nordic [326]. Анализ воздействий на компоненты геосферы может проводиться в виде таблиц (таблица 3.13).
В таблице 3.13 можно увидеть инвентаризацию воздействий на компоненты геосферы, которая, однако, не привязана к конкретным геоэкологическим или природно-техногенным системам. В то же время для успешного анализа последствий важно учитывать реакцию и изменение состояния биотопов. Прежде всего, речь идет о фитоценозах в геоэкологических системах. Разработка таких критериев велась для агроценозов при рассмотрении геоэкологических харакетристик биотоплива. При этом категория воздействий в экобалансе называется «использование площади», а частичным моментом рассмотрения являются виды и биотопы, другими важными аспектами рассматриваемого критерия оценки являются загрязнения и иные воздействия на почвы, но не учитываются косвенные эффекты (например, последствия разрушения озонового слоя для биологического и видового разнообразия). При рассмотрении фаз жизненного цикла продукта анализируется рост биомассы, однако отсутствуют эффекты, связанные с иными сценариями использования продукции. При анализе биологического разнообразия во внимание принимается количество видов и биотопов в агроценозах. Исследования генетического разнообразия и исследования отдельных видов и территорий не включались в анализ жизненного цикла [340]. Исследования геоэкосистем при анализе жизненного цикла строительных (в частности, теплоизоляционных) материалов не проводились, хотя в Европе приобретают популярность в строительстве теплоизоляционные продукты из возобновляемого растительного сырья.
Решать такие задачи при анализе жизненного цикла можно только при переходе к рассмотрению жизненного цикла не просто как целостной системы, а именно геоэкологической системы с учетом теории пространственно-временного континуума. Таким образом, формируется непрерывная связь геоэкологических систем в строительстве от ландшафтных геосистем добычи сырья или агроценозов (в случае использования растительных ресурсов), через геоэкологические системы расположения производственных комплексов и складирования (монтажа) элементов на строительной площадке и природно-техногенные системы комплексов зданий и сооружений к геоэкологическим системам локализации переработки или депонирования отработанных материалов. Жизненный цикл как геоэкологическая система отображается в виде схем, которые также используются для описания производственных процессов или этапов жизненного цикла (экологических балансов) при изучении материальных и энергетических потоков [192, 275, 310, 311]. Но если в схемах экобалансов указывают лишь компонент геосферы, подвергающийся воздействию (например, атмосфера) [192], то при рассмотрении жизненного цикла как геоэкологической системы особо внимание уделяется биогеоценозам и природно-техническим системам, затронутым в связанных с жизнью теплоизоляционного материала или системы процессах. Примеры таких описаний для трех типов теплоизоляционных материалов приведены на рисунках 3.14 – 3.16. В качестве примеров материалов для описания жизненного цикла как геоэкологической системы выбраны материал на основе льняного волокна, плиты на основе минеральной ваты и плиты пенополистирола.
Пунктирной линией на схемах рисунков 3.14 – 3.16 обозначена непрерывная совокупность природно-техногенных систем, объединенных в единую геоэкологическую систему и описывающую жизненный цикл. Были рассмотрены примеры разных материалов, производства которых располагались вне промышленных зон, чтобы максимально исключить влияние предприятий другого типа. Среди показателей, которые были рассчитаны, были такие инженерно экологические характеристики территории, как экологическая емкость территории и ее репродуктивная способность по кислороду.
Как правило, при расчете экологической емкости конкретной территории производят суммирование возможных при конкретных факторах биомасс расположенных на территории биогеоценозов, урбоценозов и агроценозов. Более актуальными для определения ослабленности геоэкосистем на анализируемой территории является определение индекса ее емкости, который представляет собой отношение значения экологической емкости Е и фактического показателя генерируемой биомассы. Существенное ослабление экосистемы или точнее биогеоценоза фиксируют при индексах емкости ниже 0,5 [140, 164]. Для таких территорий требуется проведение восстановительных и рекультивационных мероприятий.
В отношении параметра экологической емкости возникают сложности, связанные с методическим разнообразием ее определения, а также субъективностью и приблизительностью получаемых результатов [8]. С точки зрения предлагаемых методических подходов можно выделить следующие направления, которые исследованы специалистами Новокузнецкого института (филиала) Кемеровского государственного университета [11]:
1. определение экологической емкости территории через предельно допустимые сбросы и выбросы, т.е. путем расчета допустимых и критических уровней выделения вредных веществ, который получил наименование расчета экологической техноемкости [11, 77];
2. учет трех сред (атмосфера, гидросфера, поверхностный слой литосферы) либо через объемы воспроизводства основных компонентов геосферы, содержание критически важных веществ, а также по скорости обновления биомассы и воды; либо путем аддитивного подхода к демографической емкости, экологической техноемкости и репродуктивной способности по компонентам биотопа [80, 204]
Учет инновационного фактора при геоэкологической оценке материалов
Геоэкологическая оценка теплоизоляционных материалов в строительстве, а также конструкций с их применением имеет несколько аспектов. Первый аспект состоит в необходимости интеграции сведений в системы оценки устойчивого строительства [336]. Сами материалы являются продукцией, которая может использоваться в конструкциях, поэтому нуждаются в самостоятельной схеме оценки. Оба аспекта так или иначе учитываются при разработке экологических деклараций и при проведении экомаркировки по другому типу. Экомаркировок существует три типа [127]. Как уже говорилось, первый тип ориентирован в основном на продукцию, которая превосходит аналоги по своим параметрам в отношении экологических свойств. Этот тип экомаркировки предполагает систематический пересмотр критериев оценки, что связано с появлением новых типов продуктов и материалов и сведений о состоянии окружающей среды. Второй тип экомаркировки связан с самостоятельной декларацией производителя с последующей верификацией представленных сведений. Преимуществами для рынка строительных материалов, в частности, теплоизоляционных является экомаркировка по типу III, которая связана с разработкой экологических деклараций продукции, которая привычна для европейского рынка, но в России продвигается несколько медленнее. Система добровольная и предполагает преимущества продукции на рынке за счет открытости и полноты информационного обеспечения.
Некоторые из систем рейтинговой оценки строительства предусматривают учет инновационных изделий, которые внедрены в конкретном объекте. Документ европейского уровня под наименованием «Руководство Осло. Рекомендации по сбору и анализу данных по инновациям» сама по себе инновационная деятельность подразумевает непрерывный процесс, который включает как научно-техническую, так и производственную деятельность [155]. В разделе 3 названного руководства предусматривается классификация всех инновационных решений на четыре типа: 1. организационные; 2. маркетинговые; 3. процессные и 4. продуктовые. В контексте рассмотрения настоящей работы более важны продуктовые и процессные направления инноваций. Часто изменения свойств продукции касаются и тех параметров, которые напрямую связаны с геоэкологическими характеристиками. Вопросы процессных инновационных изменений направлены на технологическое совершенствование производственных технологий и технологий переработки или утилизации. Кроме производства теплоизоляционных материалов процессные инновации могут быть внедрены в процесс строительного производства, что может давать экономический и экологический эффект. Принципиальные подходы к учету инноваций в строительстве обобщены в таблице 5.19, как на уровне изделий, так и в зданиях и сооружениях в целом.
Таблица 5.9 дает возможность узнать, что многие системы рейтинговой оценки устойчивого строительства не предполагают отдельный учет инновационного фактора (например, DGNB). При этом другие системы в основном ориентированы на учет результата, который может быть выше при использовании инновационных решений или конкретных продуктов. В случае теплоизоляционных материалов таким эффектом становятся теплотехнические характеристики ограждающих конструкций. При этом инновационные материалы могут внести свой вклад в различные базовые категории оценки от экологического качества (значимость в системе оценки Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen – BNB, Германия 22,5%) до категорий под названием техническое качество и качество процесса (как проектирования, так и 261 строительства). Техническое качество также оценивает в 22,5% весомости, а качество процесса имеет 10%. Схожий подход в оценке инновационного фактора наблюдается в экомаркировке по типам II и III. Например, экологические декларации (тип экомаркировки III) содержат числовые показатели воздействий, рассчитанные по жизненному циклу, но качественные оценки их в документах отсутствуют. Чтобы оценить эти показатели, необходимо сравнение с величинами по отрасли и т.д., а для совершенствования параметров нужны перманентные инновационные изменения в технологической сфере. Для повышения адекватности геоэкологической оценки важна основательная методическая база. Например, эффективность использования строительных материалов оценивают с помощью квалиметрии [10]. Также эффективны в рассматриваемом случае методы оценки рисков. В вопросе оценки инновационных материалов принимают во внимание показатели, характеризующие соотношение экономических параметров от внедрения инновационного материала и затрат, связанных с его созданием и использованием. Все экономические величины в данном случае требуют дисконтирования, т.е. приведения к определенному временному этапу (открытие инвестиций, начало эксплуатации или другой этап жизненного цикла). В случае теплоизоляционных материалов экономическая эффективность определяется как разность или соотношение стоимостных показателей экономии энергии с помощью нового материала и стоимостными показателями при применении классической конструкции (без инновационной теплоизоляции). Для расчета показателей применяется формула:
ЭЭинт = (Рt – Иt) t , (5.6)
где ЭЭинт –экономический эффект от применения инновационной теплоизоляции, руб.; Рt – экономическая результативность применения инновационной теплоизоляции, руб.; Иt – инвестиции в применение инновационной теплоизоляции, руб.; t –дисконтирование.
Расчеты по сравнению эффективности от производства инновационных теплоизоляционных материалов по указанному методу соотношения эффекта и инвестиций приведены в таблице 5.20.
Анализ сведений таблицы 5.20 показывает, что выше оцениваются решения в сфере энергоэффективности, а несколько хуже результат получается у инноваций, связанных с геоэкологической безопасностью. Причиной этого является методика, которая нуждается в некотором совершенствовании.
Важными факторами в оценке инновационных материалов являются временные рамки выхода изделий на рынок и их применения в реальных проектах, которые в значительной степени определяют жизненный цикл продукта. Конкретным примером является развитие рынка углепластиковой арматуры (рисунок 5.4) [133].
Основные экономические эффекты происходят за счет экономии на этапе эксплуатации инновационных материалов и конструкций с их применением. В основном это связывается с параметрами энергетической эффективности конструкций и зданий в целом. На рисунке 5.5 рассмотрен вариант летней теплозащиты с использованием изменяющих фазу материалов (англ. Phase Changed Materials – PCM) в качестве добавок в гипсокартон. При повышении температуры в помещении излишки энергии уходят на изменение фазы, что позволяет поддерживать постоянную комфортную температуру в помещении без затрат на кондиционирование воздуха. Кроме того, кондиционирование связано с необходимостью постоянного обслуживания оборудования. С учетом экономии энергии на этапе эксплуатации за счет отмены затрат на охлаждение воздуха, которые составили для экспериментального помещения подкровельного этажа индивидуального жилого дома около 100 кВтчас за год (площадь обработанных гипсовой штукатуркой с PCM поверхностей составила около 70 м2), общие показатели энергозатрат по этапам жизненного цикла отображены на рисунке 5.5. По приведенным данным можно констатировать, что экономия энергозатрат на этапе эксплуатации материала значительно превосходит несколько более высокие энергозатраты на этапах производства и завершения жизненного цикла, связанные с производством гранул с PCM, их введением и распределением в составе штукатурки, а также с вопросом разделения компонентов при утилизации завершившего свою эксплуатацию материала.
Расчет экономических показателей эффективности теплоизоляции при использовании инновационного материала производится по динамическим методикам определения эквивалентной стоимости энергии, стоимости капитала (аннуитет) или по полному финансовому плану [301]. Здесь нужно отметить, что расчет амортизационного срока стоит производить в динамике не только для экономических показателей, но и для геоэкологических индикаторов. Этот метод называется физическим дисконтированием, когда выбросы диоксида углерода приводятся к конкретному временному этапу. С каждым годом уменьшать количество эмиссий CO2 все сложнее и прогресс в этом отношении меньше, но ценность снижения таких выбросов становится несколько выше.
Особенности применения методики геоэкологической оценки теплоизоляционных материалов и повышения устойчивости геоэкологических систем в строительстве
Современное состояние геоэкологической оценки строительных материалов предусматривает аспекты, связанные с самой продукций и с предприятиями, задействованными в их жизненном цикле. В частности, что касается предприятий, то в этом вопросе производятся два обязательных с точки зрения законодательства процесса: оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) и мониторинг состояния окружающей среды в месте расположения промышленного объекта. Кроме того, важным направлением оценки является рейтинговая сертификация производственных объектов, которая проводится в соответствии с системами LEED (Соединенные Штаты Америки), BREEAM (Соединенное Королевство Великобритании и Северной Ирландии), DGNB (Федеративная Республика Германия), Зеленые стандарты (Российская Федерация) и многими другими. Рейтинговая оценка производственных комплексов пока в отрасли промышленности теплоизоляционных материалов не получила широкого распространения. Рейтинговая система также может использоваться на этапе проектирования, но пока системного подхода в применении этого инструмента для производственных комплексов в промышленности строительных материалов не наблюдается. В отношении оценки самой продукции также имеется два подхода: санитарно-гигиеническая оценка продукции с учетом аспектов радиационной и пожарной безопасности в соответствии с требованиями нормативных правовых актов, а также экологическая маркировка различных типов (для строительных материалов наиболее эффективна экомаркировка типа III). Первый подход определяет возможность выхода продукции, соответствующей требованиям, на рынок, поскольку без наличия соответствующего документа (заключения, сертификата) реализация продукта невозможна. Оценка жизненного цикла продукции (в частности, строительных материалов) проводится в рамках экологических деклараций (экомаркировка типа 353 III). Направления геоэкологической оценки теплоизоляционных материалов приведены на схеме рисунка 7.5.
На промышленных предприятиях осуществляются программы внедрения природоохранных мероприятий, основанная на данных мониторинга окружающей среды и стимулируемая экономическими мерами, связанными с платой за выбросы. Она слабо связана с реализуемостью продукции конктретного производства на рынке. Механизм допуска теплоизоляционных материалов связанный с обязательным подтверждением соответствия является серьезным шагом в связи с тем, что обеспечивает реализацию сертифицированной продукции, произведенной на лицензируемом производстве. Наличие гигиенических заключений и свидетельств о радиационной безопасности дает принципиальные сведения на этапе монтажа и эксплуатации, но при условии применения материала современная линейная концепция предполагает учет насыщенности помещений всеми компонентами, которые могут содержать тот или иной вредный компонент [146, 159]. Отдельными вопросами для научных исследований являются учет синергетических эффектов (при разных типах воздействий), а также эффекта биологического накопления. Экологические декларации также содержат сведения о возможном наличии в теплоизоляционном материале того или иного компонента, попадание которого в окружающую среду может оказывать токсические и иные негативные эффекты. Но основной целью деклараций является не сравнение представленных на рынке материалов друг с другом, а максимально раскрытие информации для участников рынка, в частности, для потребителей материалов об их воздействиях на среду. Как описано выше, внедрение экологической маркировки III типа связано с рядом сложностей методического и организационно-экономического характера. В частности, к ним относятся недостаток методик оценки критериев, сложность и высокая стоимость расчетов, юридические аспекты раскрытия информации об используемых технологиях и оборудовании. Предложение доводить основную информацию о строительных материалах (содержание вредных веществ и срок службы) в технических условиях только начинает внедряться в отечественную практику. При этом методика разработки экологических деклараций требует не только обеспечения единства измерений показателей, а также учета влияния эффектов, связанных с продуктом на другие отрасли, если использовать принцип доведения всех производственных цепочек до их начала, но и дополнительной характеристики локальных воздействий в привязке к конкретным биогеоценозам.
Существуют варианты оценки теплоизоляционных материалов с использованием сведений экологических деклараций [245]. При этом рассматриваются пять фаз (этапов жизненного цикла): производство (в декларациях разделы А1А3), установка или монтаж (А4А5), эксплуатация (В1В7), завершение жизненного цикла (С1С4). Также учитываются преимущества и недостатки (в виде нагрузок на окружающую среду) за границами рассматриваемой и описанной в декларации системы. Для расчетов индикаторов применяют не только признанные методы, но и специализированное программное обеспечение. В работе предусмотрен подход, позволяющий в определенной степени учитывать результаты всех рассмотренных направлений геоэкологической оценки (геоэкологических систем, связанных с жизненным циклом; продукции с точки зрения критериев безопасности на этапе реализации и эксплуатации; индикаторов воздействия по всему жизненному циклу изделий). Предлагаемая методика геоэкологической оценки имеет две существенные особенности: 1. ориентация на учет локальных критериев в конкретных биогеоценозах; 2. применимость для выбора материала при проектировании конструкции или здания. Учет локальных критериев может производиться, в том числе за счет анализа экологической емкости в местах, связанных с жизненным циклом (таблица 7.8).
Таблица 7.7 показывает, что критические значения экологической емкости наблюдаются на этапе производства. В некоторых случаях к этим показателям приближаются этапы добычи сырья и обращения с отходами. На этапе добычи сырья резкие падения экологической емкости связаны с локальными повреждениями в биогеоценозах. При обращении с отходами внимание в исследовании уделялось предприятиям и местам переработки отходов, которые также можно отнести к природно-техногенным системам, как и места производств материалов. Критические, а именно минимальные значения показателя экологической емкости затем принимаются во внимание при анализе этого показателя в рамках системы геоэкологической оценки и вносятся в базу данных о теплоизоляционных материалах. Аналогичным образом при оценке наличия на этапах жизненного цикла вредных веществ поступают с ними, указывая их количество или концентрацию на конкретном этапе, что играет свою роль в присвоении класса геоэкологического качества теплоизоляционного материала. Анализ выделения вредных веществ по этапам жизненного цикла позволяет составить профиль критических значений выделения вредных веществ по жизненному циклу теплоизоляционного материала. Сложность рассмотрения всего жизненного цикла связана с привязкой к функциональной единице, поскольку само изделие появляется лишь на стадии его производства. Но уже на стадии производства, а затем эксплуатации продукции можно формировать такой профиль с различной частотой по времени. Пример формирования профиля для древесно-стружечных и древесноволокнистых плит теплоизоляционного назначения на основе сравнения величины выделений формальдегида обычными изделиями и изделиями с добавлением уловителей приведен на рисунке 7.6 (по данным [218]). Временной интервал измерений – сутки с момента изготовления образцов.