ДОМ ближайшего будущего - это "интеллектуальное" здание, включающее лучшие существующие концепции, материалы, системы и технологии. Однако, с точки зрения общества, здание будет "интеллектуальным" лишь в том случае, когда оно удовлетворяет установленным экологическим стандартам. Это относится к зданиям различного масштаба и назначения - от гигантских терминалов в аэропортах и офисов крупнейших компаний до жилых многоквартирных комплексов и коттеджей на одну семью.
Обеспечение экологической безопасности среды обитания, в первую очередь внутри здания, предполагает защиту (значительное уменьшение влияния) от любых опасных для здоровья человека как антропогенных, так и естественных факторов окружающей среды. И среди множества таких факторов следует выделить антропогенные электромагнитные поля, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на человека.
Неизбежность воздействия электромагнитного излучения (ЭМИ) на население и окружающую живую природу стала данью современному техническому прогрессу. И хотя возможна определенная канализация излучения, уменьшающая нежелательное облучение населения, и регламентация во время работ излучающих устройств, дальнейший технический прогресс все же повышает вероятность воздействия ЭМИ на человека. Непрерывно растущий электромагнитный фон обусловлен резким увеличением числа радио- и телевизионных станций, расширением сети высоковольтных линий электропередач и атомных электростанций, быстрым ростом систем мобильной радиотелефонной связи, числа радиолокационных установок, широким внедрением радиоэлектронных устройств и СВЧ - излучающих приборов и технологий во многих областях народного хозяйства. По разным статистическим данным, прирост энергии радиоизлучений (в первую очередь микроволновых) во много раз превышает общий прирост энергии на земном шаре.
Большое значение проблема электромагнитной совместимости приобрела с быстрым развитием автотранспорта. Уже сегодня электромагнитное поле на 18-32% территории городов формируется вследствие автомобильного движения. Исследование уровня "электромагнитных загрязнений" и их биологической роли (на фоне естественных электромагнитных излучений) чрезвычайно актуально еще и потому, что экспериментальные исследования (с различной степенью достоверности) свидетельствуют о высокой чувствительности живых систем, в том числе и человека, к слабым (в энергетическом смысле) электромагнитным воздействиям, сравнимым по напряженности с естественными полями.
Все это говорит о том, что современные дома и здания будущего должны защищать своих обитателей от электромагнитной опасности, и при их сооружении должны применяться такие материалы и конструктивные решения, которые позволят снизить уровень антропогенных ЭМП до необходимого минимума в границах защищаемого объекта и обеспечить нормальную жизнедеятельность людей.
В помещениях, как правило, имеют место внутренние поля, возникающие от строго локализованных источников, дополненных многократными отражениями от поверхностей стен, пола, потолка и различных предметов. Внутренние поля могут формироваться также вследствие проникновения через стены или крышу ЭМИ - прямыми или переотраженными металлическими включениями, имеющимися в материале стен и крыш. Особенностью внутренних полей является то, что в результате наложения многократно отраженных полей и, возможно, их интерференции могут возникать области (зоны) с высоким уровнем ЭМП. Интенсивность поля в таких "горячих зонах" может во много раз превышать интенсивность падающего излучения, что увеличивает биологическую опасность ЭМИ. Исключая возможность переотражений, можно значительно снизить риск возникновения подобных зон.
По-видимому, определение возможных источников ЭМИ, каналов их просачивания и условий формирования внутренних полей (радиопрогноз), а также требований к материалам и конструкциям, необходимым для снижения интенсивности ЭМП внутри здания до допустимого уровня, должно проводиться еще на этапе его проектирования. При эксплуатации здания нужен лишь регулярный контроль за сохранением в нем безопасных уровней ЭМП.
Проектирование радиобезопасного здания должно начинаться со сравнения допустимого уровня внутреннего ЭМП, определенного в соответствии с принятыми нормативами, с уровнем поля, полученным методами прогноза. Такое сравнение позволит определить величину необходимого ослабления ЭМИ, а также методы защиты здания и нужные для ее реализации материалы и конструкции. Основой защиты внутреннего пространства зданий является экранирование каналов просачивания электромагнитной энергии в защищаемый объем извне или из находящихся в нем источников полей. Проектировщики радиобезопасного здания должны учитывать по крайней мере три фактора: уровень дифракционного затухания (на краях экранирующих поверхностей), сквозное затухание, обусловленное проникновением электромагнитной энергии через защитный материал, а также влияние отдельно расположенных радиоотражающих объемов и одиночных источников ЭМИ (в некоторых случаях увеличивающих уровень ЭМП в глубокой тени).
При защите зданий от внешних и внутренних ЭМП могут применяться различные радиоотражающие (экранирующие) и радиопоглощающие строительные и отделочные материалы (РЭМ и РПМ), которые должны удовлетворять комплексу необходимых радиотехнических и механических, гигиенических, технологических и эстетических требований.
Для защиты имеют значение две характеристики радиозащитных материалов: за экраном - сквозное затухание; перед экраном - отражение от поверхности материала. Сквозное затухание обусловлено тепловыми потерями в толщине материала (зависящими от частоты ЭМИ и толщины экрана), а также отражением электромагнитной энергии от поверхности материала. Отражение обусловлено в основном несоответствием волновых характеристик воздуха и материала, из которого изготовлен экран. Сквозное затухание и отражение электромагнитной энергии определяются через величины, выражаемые как отношение падающей энергии к прошедшей (Вска) или отраженной (Вотр), которые обычно выражаются в децибелах, либо через коэффициенты сквозного затухания и отражения, определяемые как величины, обратные (Вскв) и (Вотр) соответственно.
В зависимости от практической потребности материалы могут быть изготовлены либо с большим отражением (РЭМ, экраны в виде сплошных металлических листов, сеток или металлизированных пленок), либо с малым отражением и с большим Веке (РПМ, выполняемые в виде объемных блоков из материалов, характеризующихся определенным распределением значений диэлектрической и магнитной проницаемостей), а также электропроводности по объему материала. В РПМ важным параметром является коэффициент отражения, так как Веке может быть увеличен либо за счет толщины материала, либо путем размещения за ним отражающего экрана.
В процессе разработки РПМ подбором специальных сред, распределения их электромагнитных характеристик по толщине материала и технологии изготовления добиваются очень малых отражений, вплоть до долей процента. Это свойство РПМ делает их наиболее привлекательными с точки зрения использования при сооружении радиобезопасных зданий, так как поглощение ЭМИ приводит к общему снижению уровня электромагнитного поля, в то время как переотражение ЭМИ от экранов формирует сложную картину ЭМП с наличием наиболее опасных "горячих зон". Для снижения коэффициента отражения РПМ могут быть выполнены в виде шиловидной, пирамидальной или другой подобной конструкции, и в этом случае их называют иногда поглотителями электромагнитных волн (ПЭВ).
Основным функциональным назначением строительных материалов является выделение части пространства (жилые дома, здания различного назначения и пр.) и обеспечение в нем условий, отличных от окружающей среды и безопасных для длительного проживания и нахождения в них человека.
Современные строительные технологии широко используют различные бетонные и железобетонные изделия (панели, перекрытия и др.) для сборных конструкций, зданий, бетонные растворы для монолитных конструкций зданий, а также другие конструкционные материалы на основе легких бетонов.
В качестве тепло- и звукоизоляционных материалов используются пеностекло и ячеистый бетон плотностью 2,00-400 кг/м3, в том числе и базальтовые плиты и маты.
При выполнении отделочных работ используется весьма широкая номенклатура декоративно-отделочных материалов, в том числе: герметики, облицовочная плитка, шпаклевка, штукатурка, краски.
Для придания вышеуказанным традиционным строительным конструкционным, тепло- и звукоизоляционным и декоративно-отделочным материалам радиопоглощающих и отражающих свойств необходимо решить проблему включения в композиции токопроводных наполнителей (металлических или углеродных порошков и волокон). При этом количество и тип наполнителя, обеспечивающего радио-протекторные свойства материала,-должны определяться требованиями уровня защиты (необходимой степенью снижения уровня проникающего электромагнитного поля - до установленных норм).
Строительные конструкционные материалы должны иметь максимально допустимое наполнение и обеспечивать эффективность экранирования за счет отражения и поглощения энергии ЭМП. Для улучшения этих показателей могут быть использованы токопроводящие краски, металлические сетки, металлизированные ткани, алюминиевые фольги и т.д.
Строительные тепло- и звукоизоляционные материалы для обеспечения поглощения с малым уровнем отражения ЭМИ (в том числе и для поглощения внутри помещений волн, отраженных от конструкционных материалов) должны содержать от 1 до 3% (по массе) токопроводящих наполнителей в виде мелкодисперсного технического углерода (для материалов типа пеностекло), либо в виде рубленного углеродного волокна - для ячеистого бетона. Возможность создания разнообразных строительных радиопротекторных материалов подтверждается успешным применением разработанных ранее для оснащения экранированных безэховых помещений радиопоглощающих изделий на основе пеностекла и ячеистого бетона, а также радиоэкранирующих материалов в виде силикатного кирпича и конструкционного легкого бетона.
Основные требования, предъявляемые к РПМ и РЭМ, следующие:
* экологическая чистота; _БТ
* негорючесть;
* отсутствие токсичных выделений при нагревании и воздействии открытого огня;
* сохранение физико-механических характеристик в течение всего времени эксплуатации.
Наиболее полно этим требованиям отвечают высокоэффективные пористые силикатные пеноматериалы: пеностекло, пенокерамика, ячеистые бетоны, материалы на основе пористых заполнителей. Сочетание легкости, малой теплопроводности с достаточной конструктивной прочностью, а главное, возможность направленного регулирования физико-технических свойств изменением средней плотности и макроструктуры делает их наиболее перспективными материалами для строительства. Именно пеноматериалы из-за особенностей своей структуры обеспечивают сравнительно малое отражение электромагнитных волн, что является основной характеристикой РПМ. Поэтому на их основе разработаны в настоящее время наиболее перспективные строительные РПМ. Радиопоглощающие свойства таких материалов обеспечиваются введением в состав основного диэлектрического материала углеродсодержащих (или магнитодиэлектрических) компонентов.
Уже созданные РПМ, а также РЭМ имеют сравнительно высокие радиотехнические параметры в широком спектре радиодиапазона и одновременно обладают хорошими звукопоглощающими, декоративно- отделочными, теплоизоляционными, атмосфере- и пожаростойкими характеристиками.
Автор: Ю. Александров, О. Сидоров
Источник: Строитель 3/2002г.
