Moskva, Moscow, Russian Federation
The article discusses the issues of processing and reusing glass for the production of new materials and structures. To systematize information on the use of materials and structures made from recycled glass in the design of new buildings, it is proposed to use a Building Information Modeling (BIM). General information about the use of recycled glass presented in the BIM-model will allow to determine the eco-efficiency of the building.
glass, glass recycling, glass reuse, Building Information Modeling (BIM), eco-efficiency of a building
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. Todigest magazine: glass in architecture and interior design. Issue 1. November, 2021. - 688 p.
2. History of glass. From glass weapons to window glass on spaceships. - M.: Tsentrpoligraf, 2021. - 320 p.
3. Falconnier. Architecture of light / compiled by A.K. Kistanova, N.A. Andreev; authors of articles A.K., Kistanova, T.V. Knyazhitskaya, G.G. Korotkov [and others]. - Moscow: Kuchkovo Field Muzeon, 2023. - 176 p.: ill.
4. Cradle to Cradle: Remaking the Way We Make Things / Braungart Michael and McDonough William. - M.: Ad Marginem Press, Garage Museum of Contemporary Art, 2020. - 208 p.
5. Palchikova A.V., Dymnikova O.V. Glass recycling. // Current problems of science and technology. 2019. Materials of the national scientific and practical conference - Rostov-on-Don: Publisher: Don State Technical University, 2019. - P. 152-154.
6. Pankina M.V., Zakharova S.V. Design principles: from functionalism to ecologization // Scientific and methodological electronic journal “Concept”. - 2014. - T. 20. - P. 2026-2030. - URL: http://e-koncept.ru/2014/54669.htm.
7. Ecological design: a textbook for undergraduate and graduate students / M. V. Pankina, S. V. Zakharova. - 2nd ed., rev. and additional - M.: Yurayt Publishing House, 2017. - 197 p. - Series: Universities of Russia.
8. Pankina M.V., Zakharova S.V. Principles of ecological design // Modern problems of science and education. - 2014. - № 1. ; URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=12128 (date of the application: 02.09.2023)
9. Chernaya A.A. The problem of recycling construction industry waste // Modern achievements of scientific and technological progress. 2022. № 1 (1). P. 8-11.
10. Sokolov L.I. Classification and recycling of construction waste // Technosphere Management. 2021. V. 4. № 1. P. 39-49.
11. Order of Rosprirodnadzor dated May 22, 2017 No. 242 (as amended on November 2, 2018) “On approval of the Federal Classification Catalog of Wastes” (with amendments and additions, entered into force from October 4, 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. Evtushenko S.I., Ostashev R.V. Development of IFC mapping for unloading information models of architectural solutions [Razrabotka IFC mappinga dlya vygruzki informacionnych modeley architekturnych reshenij] // Construction and architecture. - 2022. - Vol. 10, Issue 2 (35). - p. 91-110. doi:https://doi.org/10.29039/2308-0191-2022-10-2-91-110 (In Russian)
15. Ulanov A.V., Yevtushenko S.I. Problems and solutions of using BIM technologies in window design // In the collection: BIM modeling in construction and architecture tasks. Materials of the III International Scientific and Practical Conference. 2020. pp. 286-295.
