Карбон в домашних условиях: Научим создавать изделия из карбона своими руками

Содержание

Работа с углеродным волокном (карбоном)

Как мы не раз уже упоминали, у компьютерного моддинга и автомобильного тюнинга очень много общего, наверное, поэтому многих моддеров постоянно так и тянет воспользоваться в своих моддинг проектах различными композитными материалами, вроде стеклопластика. Наиболее культовым композитными материалом в мире автомобильного тюнинга, несомненно, является углеродное волокно или попросту карбон.

Использование настоящего углеродного волокна — намного более трудозатратный процесс, чем использование декоративной виниловой пленки «под карбон», поэтому настоящее углеродное волокно так редко и встречается в моддинге. Тем не менее это не повод не использовать настоящий карбон в компьютерном моддинге.

Существует достаточно много разных вариантов изготовления деталей из углеродного волокна и им с легкостью можно посветить несколько статей, но только два из них пригодны для домашнего применения, если, конечно, у вас дома нет вакуумного насоса и автоклава 🙂 Об этих способах мы сегодня и поговорим. Применяя эти способы не получиться раскрыть весть потенциал углеродного волокна, но это не всегда и требуется, например, часто нужен только отличный внешний вид углеродного волокна (особая текстура карбона) и лишь малая доля его прочности.

Первый способ изготовления заключается в том, чтобы покрыть требуемую деталь углеродным волокном, пропитанным полимерной смолой, а второй — изготовление детали из карбона с использованием формы (т.н. матрицы). Первый способ, как не трудно догадаться, более простой, но годиться он больше для декоративного оформления так как не всеми положительными чертами карбона удается воспользоваться (например в таком случае не удастся сэкономить вес), второй же способ позволяет воспользоваться большим количеством преимуществ предоставляемых углеродным волокном, но и занимает он существенно больше времени и сил.

Чтобы наглядно продемонстрировать оба способа изготовления, мы воспользуемся видеороликами компании CarbonMods, которая занимается продажей углеродного волокна и разнообразных аксессуаров связанных с ним, в том числе и специальных наборов с помощью которых можно, как покрыть деталь карбоном, так и изготовить требуемую деталь из углеродного волокна в домашних условиях — об этом и пойдет речь в данных видео. Не смотря на то, что в видео роликах используются специальные наборы, которые продаются компанией CarbonMods как отдельный товар, способы работы с углеродным волокном, показанные в видеороликах, применимы не только с данными наборами, а и с любым другим углеродным волокном и полимерной смолой.

Обсудить: форум

Изготовление деталей из карбона в домашних условиях

При увлечении микровертолетами иногда возникает необходимость изготовить небольшие плоские детали из карбона. Мне приходится делать их вручную, так как до собственного фрезерного станка еще нужно созреть. Основная проблема при этом — максимально точно перенести рисунок детали на карбоновую пластину. Например, сейчас я занимаюсь изготовлением крепления бесколлекторного двигателя к раме вертолета WLToys V933, он же HiSky HCP80. Точность изготовления детали должна быть очень высокой. Попробую рассказать, как этого достичь в домашних условиях без какого-либо специального инструмента.

Сначала создаю макет детали в векторном редакторе Inkscape. Можно это делать в любом редакторе, поддерживающем векторную графику, главное чтобы размеры нарисованной детали соответствовали размерам реальной.

Затем я привожу макет к печатному виду. Отмечаю центры отверстий, заливаю необходимые области и размножаю макет. Несколько копий нужно для того, чтобы не переводить бумагу, на которой будет выполняться печать, так как в моем случае ее приходится добывать.
Для печати используется специальная бумага — подложка от различных самоклеящихся пленок. Например, от обложек учебников, пленок для оклейки мебели. Печатать надо на лазерном принтере. Бумага очень гладкая, принтер ее по своей воле не будет протягивать, поэтому нужно подложить под бумагу лист обычной офисной и загнуть кромку.
Печать нужно выполнять в максимальном разрешении, на которое способен принтер. После печати лучше не трогать рисунок, чтобы на нем не оставалось жирных пятен от пальцев рук.
Следующий этап — подготовка фольгированного одностороннего текстолита, из которого и получается шаблон. По нему будет вырезана деталь из карбона. Зачем такие сложности? Текстолит твердый, рисунок не поведет, центры отверстий будут на месте и необходимая точность будет достигнута. Я использую тонкий текстолит толщиной 0.5мм.

Отрезаю заготовку необходимого размера. Такой тонкий текстолит можно резать ножницами. Затем нужно подготовить фольгированную поверхность для переноса на нее рисунка. Для этого беру обычную губку, которой жена моет посуду, смачиваю ее моющим средством и натираю до блеска заготовку. Это позволит обезжирить поверхность и убрать окислы. Смываю моющее средство, аккуратно промокаю остатки воды сухой салфеткой. Стараюсь не трогать руками подготовленную поверхность, чтобы не осталось жирных пятен от пальцев рук.

Осталось наложить рисунок на текстолит и обрезать лишнюю бумагу. Для фиксации рисунка я использую обычную фольгу. Достаточно один раз обернуть заготовку с рисунком. При нагреве фольга позволит более равномерно распределить тепло так, чтобы заготовка прогрелась одинаково хорошо во всех местах.

Нужно расположить заготовку на ровной твердой поверхности и сверху накрыть листом обычной бумаги, чтобы не портить поверхность утюга. Осталось прогреть бутерброд так, чтобы рисунок из тонера прилип к поверхности фольгированного текстолита.

Для обычного домашнего утюга я выставляю температуру в центре ползунка, между шерстью и шелком. Грею примерно минуту, умеренно надавливая и немного двигая утюг. Сильно давить не надо, от этого тонер расплющится и будет не тот результат, который ожидается. Затем даю бутерброду спокойно остыть. Разворачиваю фольгу и аккуратно начинаю отделять бумагу от заготовки. Если все в порядке, то перехожу к следующему этапу. Если нет — то просто стираю тонер с заготовки ацетоном и пробую все сделать по новой. Если есть небольшие огрехи в отпечатке, например где-то в некритичном месте тонер не прилип к заготовке, то это можно исправить тонким несмываемым маркером.

Нужно вытравить лишнюю медь с заготовки, чтобы образовались ощутимые края детали. Для этого я использую раствор хлорного железа. Раствор не сильный. Сильным раствором может испортить края шаблона, а они тут — самое важное. При вытравливании я слегка помешиваю раствор, чтобы медь с шаблона убиралась равномерно. По окончании травления промываю все от остатков раствора. Затем убираю тонер с заготовки с помощью ацетона. Все, заготовка почти готова.

Дальше можно поступить по разному. Можно сразу разместить шаблон на карбоне и обрабатывать все вместе, а можно сначала полностью обработать шаблон и примерить его по месту установки. И если все в порядке, то приступать к изготовлению детали из карбона. Я предпочитаю второй вариант.

Сначала с помощью дремеля вырезаю шаблон, но до краев оставляю небольшой зазор на обработку. Заканчиваю обработку с помощью надфилей. Почему сразу не сделать все дремелем? Когда нужно получить высокую точность, то при работе надфилем я слышу и чувствую, когда он начинает царапать медь шаблона, а при работе дремелем — нет.

После примерки шаблона, если все в порядке, то настало время изготовить уже настоящую деталь из карбона. Закрепить шаблон на заготовке можно с помощью суперклея. Шаблон приклеивается в нескольких точках. Нет смысла наносить клей на всю поверхность.
Дальше деталь так же вырезается дремелем с небольшим запасом и доводится вручную надфилями. По шаблону сделать это легко.

Как же теперь разъединить готовую деталь и шаблон? Самый простой и эффективный способ — замочить в ацетоне. Но поскольку ацетон сейчас купить практически нереально, то приходится искать более доступные средства. Суперклей растворяется жидкостью с названием «Димексид», которая продается в аптеках. Замачивать в ней надо долго. После разделения детали и шаблона, деталь нужно еще подержать в растворителе, чтобы полностью удалить остатки суперклея.

В результате поверхность детали не пострадает и будет такой же блестящей, как и была. Вот и результат:
Установка детали не требует никакой подгонки, если расчет шаблона был верным.
Способ довольно трудоемкий, но при определенном навыке деталь можно изготовить за пару вечеров.

Оборудование для производства карбона, изготовление карбоновых деталей

Для производства карбона, кевлара и других композитов на основе углепластика, применяется несколько распространенных технологий. требуется . В зависимости от выбранной технологии Вам понадобится то или иное специальное, профессиональное оборудование. На данный момент существует несколько наиболее распространенных технологий переработки (производства) углепластика (карбона), в числе которых можно выделить 3 основных:

I. Технология Вакуумбэгинга (Vacuum bagging) – производство композита с использованием вакуумного мешка.

Основные компоненты:

1. оснастка

2. ламинат (армирующий материал)

3. жертвенный слой (Pill Play)

4. перфорированная плёнка

5. впитывающий слой (Braizer)

6. вакуумная пленка

Также понадобятся: герметизирующий жгут, вакуумная трубка, вакуумный насос.

Суть:

В оснастку обработанную разделительным составом наносится гелькоут, после доведения до состояния «на отлип» укладывается армирующий материал (карбон) и пропитывается связующим (эпоксидной смолой) кистью или валиком. После, укладывается жертвенный слой, перфорированный слой, впитывающий (распределяющий вакуум) слой.

Далее делается вакуумный мешок: накрываем вакуумной пленкой оснастку, пленка крепится к оснастке с помощью герметизирующего жгута. Герметизируем форму. Откачиваем воздух вакуумным насосом.

Особенности: при использовании духового шкафа можно получать более качественные компоненты за более короткое время.

Плюс технологии: Используя эту технологию можно делать качественные и достаточно недорогие компоненты малых и средних размеров.

Минус технологии: в том, что процесс пропитки армирующего материала (карбона) является открытым (идут испарения летучих веществ из связующего), а следовательно не безопасным для персонала. Обязательно использование защитной маски и перчаток при работе.

II. Технология Вакуумной инфузии (Vacuum infusion) – технология пропитки армирующего материала с помощью разрежения.

Основные компоненты:

1. оснастка

2. ламинат (армирующий материал)

3. жертвенный слой (Pill Play)

4. проводящая сетка

5. вакуумная пленка

Также понадобятся: герметизирующий жгут, вакуумная трубка, спиральная трубка, вакуумный насос, ловушка для смолы (обязательное условие), т-образные переходники, спрей-клей Aerofix2 временной фиксации, зажим прерывания подачи.

Суть: Эта технология позволяет производить качественные и относительно недорогие компоненты средних и больших размеров с отличным качеством внешнего вида.

В оснастку обработанную разделительным составом наносится гелькоут, после доведения до состояния «на отлип» укладывается сухой армирующий материал (карбон, кевлар, базальт) . После, укладывается жертвенный слой, укладывается проводящая сетка и форма закрывается вакуумной пленкой. Пленка крепится к оснастке с помощью герметизирующего жгута. Устанавливаем трубку подачи связующего (эпоксидной смолы низкой вязкости). Герметизируем форму. Откачиваем воздух вакуумным насосом. После проверки на герметичность (отсутствие утечек) производим пуск смолы.

Смола под разряжением входит в форму и занимает доступный объем пропитывая армирующий материал уложенный в оснастку. После окончания пропитки армирующего материала (визуальный контроль) перекрываем трубку подачи смолы.

Особенности: для пропитки используется связующее низкой вязкости.

Плюс технологии: главное положительное качество технологии вакуумной инфузии в том, что при выкладке армирующего материала (карбона, арамида) в форму он остается сухим, а следовательно, это не ограничивает время работы. Кроме того процесс является «чистым». Т.е. не происходит активного испарения летучих компонентов связующего, следовательно более безопасным для рабочего по сравнению с вакуум бэгингом.

Из минусов: можно отметить повышенные требования к квалификации рабочего, его внимательности и аккуратности. Также то, что компоненты могут получаться с большим содержанием связующего по сравнению с вакуум бэгингом.

III. Технология производства композита с использованием препрега.

Основные компоненты:

1. оснастка (стойкая к температуре)

2. препрег (армирующий материал пропитанный «горячим» связующим на специальном оборудовании)

3. жертвенный слой (Pill Play)

4. перфорированная плёнка

5. впитывающий слой (Braizer)

6. вакуумная пленка

7. * автоклав

* – специальное профессиональное оборудование (мощный герметичный сосуд) для создания, удержания и контроля повышенного давления воздуха (6-8 атмосфер) и температуры (80-160°C).

Также понадобятся: высокотемпературный герметизирующий жгут, высокотемпературная вакуумная трубка, вакуумный насос.

Суть: процесс работы с препрегом похож на Технологию вакуумбэгинга. В оснастку обработанную «горячим» разделительным составом (высокотемпературные разделительные составы) укладывается армирующий материал (карбоновый препрег). Хорошенько прожимается пальцами, тефлоновой палочкой. После, укладывается жертвенный слой, перфорированный слой, впитывающий (распределяющий вакуум) слой.

Далее делается вакуумный мешок: накрываем высокотемпературной вакуумной пленкой оснастку, пленка крепится к оснастке с помощью высокотемпературного герметизирующего жгута. Герметизируем форму. Откачиваем воздух вакуумным насосом.

Использование автоклава при переработке препрегов не является обязательным (достаточно вакуумного мешка и печи), но при использовании, позволяет получать изделия высочайшего качества (характеристика прочность-вес).

Используется при производстве высокопрочных композиционных деталей: монококи, детали подвески и кузова Формулы1, суперкаров, детали самолетов, аэрокосмические компоненты, протезы, профессиональное спортивное оборудование.

Стоит отметить, что данная технология является наиболее дорогой при производстве композитов на основе карбона. Это связанно не только со стоимостью самого автоклава но и расходами на электроэнергию.

Плюс технологии: низкая сложность укладки ламината, чистый процесс, высокое качество композита.

Минус технологии: гораздо более дорогой процесс (по сравнению с вакуум бэгингом, вакуумной инфузией). Также необходимо отметить повышенные требования к оснастке (высокая температура полимеризации).

Необходима холодильная камера для хранения препрега. Но даже при правильном хранении (-18С) срок годности материала не превышает 12 месяцев.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что именно сложность в технологии изготовления и высокий уровень квалификации рабочих обуславливает достаточно высокую цену компонентов из карбона. Наша компания за 7 лет работы накопила опыт и знания позволяющие решать любые задачи при производстве изделий из композитов. Имеется необходимое оборудование для производства любых изделий из карбона, в том числе, различных сложных, оригинальных конструкций для авиационной и космической отрасли, профессионального спорта, медицины, тюнинга автомобилей и мотоциклов.

Карбоновый велосипед / как сделать карбоновую раму своими руками?

Углеводородное волокно или карбон — это материал, «сотканный» из нитей углерода. Они тонкие, как человеческий волос, но прочные, как сталь. Их очень тяжело порвать, но сломать вполне возможно. Именно поэтому при производстве деталей используют несколько слоев карбона. Накладывая карбоновые слои друг на друга в различном порядке, производители добиваются наибольшей износостойкости и ударопрочности. Несмотря на свою «молодость», карбон уже прочно закрепился на рынке высокотехнологичных материалов.

Использование карбона

Сначала им заинтересовались космические и военные специалисты. Еще бы! Вещество, позволяющее снизить вес в несколько раз и при этом имеющее отличные показатели в прочности — это ли не чудо?

Затем углепластик постепенно начал завоевывать автомобильную отрасль. Сначала это были отдельные детали, требующие высоких результатов в устойчивости к разрывам, сейчас же карбон чаще всего служит эксклюзивным украшением авто, например как карбоновая «юбка».

И вот, сравнительно недавно, углеводородное волокно стали использовать на благо спортивных достижений. В частности, оно широко применяется для создания велосипедной рамы.

Дань моде или шаг в будущее?

На протяжении многих лет рама велосипеда изготовлялась из стали или алюминия. Прочная, легкая, износостойкая — она идеальна для велотуризма и профессиональных марафонов. Но постепенно место железа занимает карбон, значительно превосходящий металл по многим показателям.

Все чаще на турнирах по велоспорту можно встретить карбоновые велосипеды, да и любители обычных прогулок по парку не гнушаются приобретать дорогостоящие модели. Оправдано ли такое массовое увлечение новыми технологиями или это всего лишь очередная модная тенденция?

Главный секрет углеводородного волокна заключается в его изготовлении. Сложный технологический процесс запекания деталей, их выпиливания и соединения дает гарантию надежности. Однако в погоне за быстрой прибылью, фирмы-однодневки часто сокращают стадии и время производства, тем самым значительно ухудшая технические характеристики.

Такие карбоновые рамы от качественных аналогов на глаз не отличишь, зато при любом, даже самом незначительном повреждении, байк развалится буквально под хозяином. И все же именно спрос рождает предложение. Желая оказаться в тренде и при этом сэкономить, многие велолюбители готовы рискнуть и приобрести карбоновый велосипед подпольного изготовления.

Сталь или карбон?

Главным конкурентом углепластика в вопросе надежности и долговечности является сталь. Многие приверженцы консервативных взглядов считают, что металл намного больше подходит для изготовления велосипедных рам. И на то есть весомые аргументы:

Цена. Стоимость типового байка из карбона сомнительного качества значительно превышает цену стальной рамы, сделанной на заказ.
Долговечность. На сайтах и газетных страницах частенько можно увидеть объявления о продаже «стального коня» с рук. Даже спустя 10, 20, 30 лет велосипед не утрачивает своих основных характеристик. Разве что потускнел от времени. При этом продажа подержанного байка из углепластика — случай редкий. Рама такого велосипеда не всегда находит второго хозяина.
Ремонт. И здесь любителям металла впору ликовать. Все дело в том, что при сильном ударе карбоновая рама не гнется, а ломается на части. Как ваза, разбившаяся о кафель. То есть восстанавливать двухколесного друга бессмысленно и дорого. Рассказывать же о ремонте стальных рам не имеет смысла. Каждый велолюбитель со стажем хотя бы раз самостоятельно паял или выравнивал детали. Да, внешний вид байка после этого, прямо скажем, не праздничный, но ведь это уже особого значения не имеет.

И все же карбоновая рама находят своего потребителя. Ведь новейшие технологии изготовления предлагают неоспоримые плюсы своего товара. Во-первых, вес углепластиковой рамы может быть меньше килограмма. Возможно, для катания вокруг дома или до магазина этот аргумент не слишком актуален. Зато легкость байка в полной мере оценят любители дальних туристических маршрутов. Когда велосипед необходимо пронести на себе в гору, каждый грамм имеет значение.

Во-вторых, амортизация на таком средстве передвижения продумана до мельчайших деталей. Ни одна кочка или пригорок больше не будут неприятно отзываться эхом во всех органах едущего. Карбоновая рама остается в неподвижном состоянии. Это неоспоримый плюс. Ну и, в-третьих, благодаря цвету и фактуре карбона, байк выглядит стильно и модно. На таком не стыдно и девушку на свидании прокатить!

Основными поставщиками дешевых карбоновых рам являются производители из Тайвани.

Секреты производства

Многие мастодонты изготовления велосипедного «железа» все чаще приходят к выбору переориентирования производства на создание карбоновых деталей. И это вполне объяснимо.

Во-первых, углеводородная рама велосипеда делается вручную, с минимальным участием техники. А это значит, что можно сохранить количество рабочих мест и не растрачиваться на ремонт дорогостоящего оборудования.

Во-вторых, спрос на новейшие технологии только растет, а значит, сулит большую прибыль. И речь идет не только об обычных покупателях, но и о звездах велосипедного спорта мирового уровня! Так как же выглядит процесс изготовления карбона?

Чаще всего углепластик поступает на завод в виде листов, пропитанных смолой. Реже — как катушки ниток;
Материал режется на части, соответствующие деталям велосипеда. Однако уже здесь производители берут во внимание тот факт, что при наложении слоев, волокна должны «смотреть» в разные стороны для большей надежности. Поэтому полоски углеводорода не всегда идеально подходят под предполагаемую форму;
Затем происходит непосредственное создание чуда. Карбон нагревают и как бы лепят с его помощью раму велосипеда. Этот процесс требует предельного внимания и сосредоточенности;
Переходим к «горяченькому». Все детали фиксируются и укладываются на специальную форму. Пункт назначения: печь!;
После нескольких часов томления, карбоновая рама достается, и ей дают остыть. На этом же этапе проверяют все стыки, неровности и недочеты;
Теперь можно и шлифовкой заняться. Все основание будущего байка зачистят и покрасят;
Рама готова!

Своими руками

Несмотря на довольно кропотливый технологический процесс, народные умельцы умудряются воссоздавать карбоновые рамы своими руками. В интернете можно найти массу видео и фото-инструкций с описаниями на эту тему, начиная от чертежей и заканчивая температурой печи. Удивительно, но у них действительно получается отличная рама! Может, получится и у вас? Ведь создание собственного байка своими руками — поистине бесценное удовольствие!

Карбоновая рама велосипеда — предмет долгих и жарких дискуссий в интернете. Одни считают ее дорогим, но бессмысленным китчем. Другие уверены, что время алюминия и стали осталось в прошлом и теперь будущее за высокими технологиями. Тратить ли все свои средства на приобретение карбона — решать только вам. Однако стоит лишний раз подумать и сделать правильный выбор.

Обтяжка пленкой карбон от специалистов.

Виниловое карбоновое покрытие появилось в широком доступе несколько позже, чем матовый и глянцевый винил. Однако обтяжка пленкой карбон набрала такую популярность, что стала фактически стандартом для стилизации машины. В отличии от плоских материалов, карбон 3Д выделяется узнаваемым рисунком, который добавляет автомобилю новизну и необычность. Возможностей по выбору цвета не меньше, чем при использовании глянцевой пленки, хотя наиболее популярной остается оклейка авто в черный карбоновый винил.

Обтяжка пленкой карбон — простой способ сменить дизайн авто.

Транспортные средства, выполненные из карбона – легкие, модно выглядят, но материал этот достаточно дорогой. Более бюджетный вариант – оклейка автомобиля пленкой «под карбон». Выполнять такую работу должны специалисты. Наша компания, занимающаяся тюнингом наружных поверхностей машин, легко и быстро справится с поставленной задачей. За почти 20 лет работы, наша мастерская накопила огромный опыт в сфере улучшения дизайна и потребительских качеств автомобилей всех популярных моделей.

Обтяжка машины карбоном – самый простой способ не только быстро изменить цвет, фактуру покрытия кузова, но и защитить его от ржавчины, мелких повреждений (сколов, царапин). Пленка прекрасно скроет последствия непрофессиональной «ручной» покраски в домашних условиях, спрячет потертости, следы выцветания на солнце. Правильно наклеенный материал прослужит 7-10 лет, не теряя цвета и красивого внешнего вида. При заказе услуги по оклеиванию авто в нашей фирме, вы получаете гарантию качества, ведь мы используем материалы только от проверенных производителей.

Обтянуть авто карбоном самому или довериться специалисту?

Все положительные качества карбоновой пленки будут полноценно работать лишь при одном условии – качественной оклейке в условиях мастерской. Некоторые любители пытаются проделать это дома, при помощи бытового фена, ножа, уайт-спирита, мыла и каких-то тряпочек. Самое главное в этом случае — приобрести хорошую пленку, что для новичка крайне сложная задача.

Также потребуется теплое, лишенное сквозняков место. Клеить придется быстро, практически одновременно нагревая и разглаживая материал, аккуратно его прикатывая, не допуская возникновения воздушных пузырей. При работе пленку придется слегка натягивать, чтобы она плотно облегала конструкцию, но при чрезмерном растяжении образуются уродующие внешний вид участки, напоминающие целлюлитную кожу.

Идеальная чистота вокруг также важна – любая крупная песчинка, прилипшая под пленку, портит внешний вид, создавая неровности, что особенно заметно на мелких деталях. Важно следить, чтобы все части оклеивались ровно, не топорщась в углах – любая складка собирает на себя пыль, протирается и рвется. Если материал не доходит до края детали пару миллиметров, такую обтяжку нельзя назвать качественной, ведь при быстрой езде вся грязь и камни летят именно в самые незащищенные места. Сложности возникают и с выполнением надрезов, которые, по возможности прячутся под деталь.

Наша московская мастерская избавит вас от лишних хлопот по обтяжке. Наши специалисты работают «на совесть», производя обтяжку карбоновой пленкой в чистых помещениях и используя профессиональное оборудование. В высшем качестве выполненных работ и честных ценах вы сможете убедиться сами.

Примерная цена обтяжки карбоновой пленкой.

Стоимость услуг по оклейке карбоновыми пленками на порядок дешевле покраски. Она зависит от конкретного вида (иногда – расцветки) материала, модели автомобиля, его размеров.

При расчете точной цены, также учитывают:

производителя пленочного материала;
особенности кузова автомобиля;
полностью либо частично будет оклеена машина;
количество цветов пленки;
как много деталей придется снимать, для качественного выполнения работ.

Наша фирма не только выполнит обтяжку 3Д-винилом, но и антигравийную защиту, тонировку, шумоизоляцию авто в кратчайшие сроки. Вместе с мастером вы выберете понравившийся по цвету и фактуре материал, после чего специалисты приступят к работе. Они подготовят, обезжирят поверхность, при необходимости, аккуратно снимут некоторые детали, оклеят автомобиль пленкой. Вы лишь осмотрите обновленное авто при ярком свете, заплатив вполне адекватную сумму за обтяжку. Машина готова к полноценной эксплуатации сразу, после выезда из мастерской.

Ремонт углепластика своими руками

Самое подробное описание: ремонт углепластика своими руками от профессионального мастера для своих читателей с фотографиями и видео из всех уголков сети на одном ресурсе.

Ремонт карбоновых удилищ — тема актуальная. У каждого рыболова есть свой любимый инструмент для ловли. Но даже при максимально бережном использовании удилища имеют свойство ломаться из-за случайного стечения обстоятельств, низкого качества изделия, длительной эксплуатации. Не стоит выбрасывать сломавшиеся снасти: они могут пригодиться для ремонта других удилищ, а в большинстве случаев их легко можно отремонтировать в домашних условиях.

Чтобы понять, как осуществить ремонт телескопических удилищ, необходимо разобраться в том, какие поломки случаются чаще всего.

Чаще всего ломается колено в его нижней, средней или верхней части.

В соответствии с типом поломки выбирается определенный способ ремонта удилища.

Очень часто ломается полый по всей длине хлыст обыкновенной маховой удочки:

Обычно портится первая треть верхней длины хлыстика. Чтобы починить его, необходимо подобрать и установить новое связующее звено.
Реже происходит поломка хлыста второго колена. Тут поможет намотка стеклоткани до нужного диаметра и подгонка к следующему конусу. Конечно, удочку придется немного укоротить, но на качество ловли этот мало повлияет.
Редко ломаются бланки с монолитной углепластиковой вставкой. При неаккуратном использовании может сломаться верхушка вставочной части, но ее легко отремонтировать с помощью алмазного надфиля и нового коннектора.

Нет видео.

Видео (кликните для воспроизведения).

Проще обстоит дело с ремонтом штекерных удилищ.

Излом хлыста здесь происходит нечасто, так как нагрузки приходятся на резиновый наконечник-амортизатор. Если это и случается, то проблему легко решить подбором новой тефлоновой втулки.

Ремонт верхних и средних колен взаимосвязан с местом поломки:

Поломка верхней части предполагает наращивание заходной части тонкого колена, чтобы место соединения сместилось на неповрежденную часть колена. Место поломки равняют и покрывают углепластиковым бандажом, способным предотвратить дальнейшее разрушение снасти.
Если сломалась нижняя часть — также делают бандаж около 6-8 диаметров колена в месте излома.

Кроме этого, можно подравнять места слома и установить верхний обломок в нижнюю часть:

Место стыка обрабатывают наждачной бумагой изнутри и снаружи.
Склеивают обычно эпоксидным клеем, следя за отсутствием излишек как внутри полости, так и снаружи.
Бороться с ними поможет ватный тампон, смоченный в растворителе.
После отвердения смолы снаружи устанавливается двухслойный стеклотканевый бандаж, мешающий бланку разрушаться дальше.

Такой способ подходит для ремонта верхних и средних колен штекерных удочек.

О том, как отремонтировать нижние колена, стоит поговорить более подробно. Если такая поломка произошла, то устранение ее заключается единственно во вставке втулки и наложении бандажа.

Лучше всего использовать втулку из углепластика, схожего с ремонтируемым удилищем качества.

Бандаж предстоит делать как внешний, так и внутренний. Втулка по длине должна немного превышать 6 диаметров колена. Тонкое колено должно свободно двигаться во втулке.

Сложность ремонта порой вынуждает рыболовов заменить весь стыковочный узел.

Ремонт фидерного удилища с сохранением его длины характеризуется в первую очередь применением бандажа.

Порядок действий такой:

сломанная часть насаживается на деревянную основу, смазанную воском;
тонкий слой стеклоткани подогревают и смазывают эпоксидной смолой;
вырезают заплату немного длиннее границ поломки с возможностью обернуть ее вокруг до четырех раз;
закрепляется конструкция при помощи лавсановой пленки, которая оборачивается вокруг стеклоткани;
необходимо следить за излишками смолы – важно, чтобы она впоследствии не мешала движению колен.

После просыхания удочка еще раз просушивается феном, пленка снимается. Иногда ремонт удилища проводится с помощью гибкого прутика, который при помощи клея закрепляется в целой и поломанной части спиннинга и надежно скрепляет их.

Ремонт телескопической удочки порой затрудняет наличие колец на удилище.

Чтобы приступить к ремонту сломанного колена, необходимо сначала снять кольца, затем вновь устанавливать их.

Современные удочки имеют специальные защитные вставки — пробки, предотвращающие поломку краев колен о кольца. Их практически невозможно вынуть, поэтому единственный выход — бережное обращение с такими удочками.

Порой рыболовы самостоятельно оборудуют маховые удочки пропускными кольцами. Это приводит к изменению характеристик удилища и грозит поломками даже в случае минимальных нагрузок.

Если проблема в кольце, то следует купить новое или снять целое с другой удочки.

Ремонт колец осуществляется так:

удаляем старое кольцо;
снимаем обмотку лапок кольца;
вычищаем место установки от старого клея с помощью наждачной бумаги;
лапки нового кольца покрываются клеем и приматываются тонкой нитью к бланку по типу плотной спирали;
нить заливается тонким слоем эпоксидки или суперклея.

Ни одна снасть не может служить вечно. Но, если происходит поломка, то ремонт удочки, хотя бы на время, можно провести самостоятельно. Главное — иметь под рукой элементарные средства ремонта.

Как у рыбака-любителя, так и профессионала есть любимое и счастливое удилище, которым он дорожит. И если он сломал удочку, то это для него стресс, который иногда может привести к срыву рыбалки. Но не стоит сразу расстраиваться или тем более выбрасывать поломанную рыболовную снасть. А если проблема не серьезная, то ее можно устранить прямj на берегу водоема.

При обнаружении неисправности не стоит сразу приступать к починке. Следует внимательно рассмотреть место поломки и тщательно проанализировать свои дальнейшие действия. Если неправильно перейти к ним, ситуация может еще больше усугубиться. В любом случае можно найти способ, как починить удочку хотя бы на время.

Часто причиной поломки может быть неправильная транспортировка или даже хранение. Удочки должны аккуратно укладываться поверх остальных вещей в специальных чехлах. Опытные люди собирают снаряжение уже после непосредственного прибытия к месту рыболовли. Ведь при прохождении через заросшие камыши можно легко запутать леску или сломать кончик снасти. Можно выделить такие основные причины поломки спиннинга:

его низкое качество;
недостаточные навыки ловли определенной снастью;
неудачно выбранное место, преобладающее подводной растительностью или мусором;
неподходящее средство ловли для выбранного вида рыбы.

Нет видео.

Видео (кликните для воспроизведения).

Выбирая при покупке снасть, следует обратить внимание на качество материала, его прочность и отсутствие заводского брака. Производители стараются делать свою продукцию из углепластика. Он обеспечивает долговечность и легкость применения. Изделие следует взять в руки и проверить его эксплуатационные свойства. Оно должно удобно сидеть в руке, чтобы не отвлекать от процесса ловли. Даже при бережном отношении к своему удилищу никто не застрахован от его поломок. А так как ремонт удочек требует специальных навыков и знаний, рассмотрим каждый конкретный случай.

Даже при бережном отношении к своему удилищу никто не застрахован от его поломок

Если повреждение колена произошло в нижней части, то ремонт телескопического удилища своими руками можно произвести довольно просто. Для этого лучше воспользоваться алмазным приспособлением, потому что углеродное волокно кромсает материал. Им обрабатывают место перелома, чтобы получилось равномерно. Полученную укороченную деталь вставляют в более широкое колено. После этого место стыковки подгоняют, укорачивая нижнее и более широкое колено. Должно получиться так, что бы длина сопряжения составляла 20-30 мм или три диаметра места стыка. Для укрепления конструкции следует воспользоваться капелькой водостойкого клея. Удилище становится короче, но им можно пользоваться дальше.

А вот если сломался спиннинг в верхней части или надо сохранить его длину, используют бандаж. Также его применяют, если требуется ремонт фидерного удилища своими руками в домашних условиях. Сломанную часть следует насадить на какую-нибудь оправку, например, деревянную основу. Предварительно на нее следует нанести смазку, лучше всего восковую. Но можно воспользоваться специальным средством для полировки мебели или половых покрытий. Ее надо наносить на всю поверхность, но в месте бандажа должно быть немного больше. На оправку одевается поврежденная часть удилища, и так можно произвести ремонт спиннинга своими руками. Тоненькую стеклоткань для электро- или теплоизоляции опаливают над электроплитой, что позволяет убрать масляное средство. Но следует следить, чтобы стеклоткань не прожглась, иначе бандаж будет непрочным и недолговечным. Связующее звено между коленом и бандажом — обычная бытовая смола. Но ее полимеризация должна быть не меньше, чем 10-12 часов. Чем больше, тем лучше. Перемешивать смолу с отвердителем (пропорции указаны на упаковке) лучше на батарее отопления. Подогретый таким образом состав лучше впитается в стеклоткань.

После произведенных манипуляций приступают к непосредственному ремонту удилища. Из полученного материала вырезают заплатку, которая длиннее трещины, и ее можно обернуть не меньше четырех раз вокруг нее. Полученный и пропитанный смолой раскрой ткани аккуратно оборачивают вокруг разлома. Закрепляют его с помощью лавсановой пленки. Можно воспользоваться тонкой магнитофонной пленкой. Она кладется немагнитной стороной на поверхность и с натяжкой оборачивается вокруг стеклоткани. При этом лишняя смола выдавливается на поверхность или попадает внутрь колена. Что бы из-за этого колено не приклеилось к оправке, предварительно следует воспользоваться разделителем – кусок пленки или целлофана.

Стерев тряпочкой лишний слой смолы, оставляют на день для подсыхания смолы. После этого можно просушить феном и снять магнитную ленту. Это повысит прочность изделия. Можно просушить и сняв ленту, но для этого следует следить за температурой. Слишком большая может расплавить смолу, и прочность значительно понизится.

Если рыболов сломал спиннинг так, что повредил вершинку, то это, пожалуй, самый плохой случай. И здесь поможет или полная замена вершинки, или ее ручной ремонт. Причем ремонт даже лучше, чем покупка новой части.

Для начала следует обработать вершину слома (например, болгаркой или наждачкой), чтобы не расслоился материал рыболовной снасти. Подбирается подходящий кончик без колец, чтобы не было диссонанса по весу и размеру. Супер-клеем для пластика заливается карбоновая часть и соединяется с загрунтованным стекловолокном. Плотно обматываем черной ниткой место склейки, после чего мажем сверху клеем для большей прочности и герметизации. Проделав эти манипуляции, оставляем изделие просохнуть. Все, ремонт фидера закончен.

Надо следить, что бы расстояние между кольцами было такое же, как и до ремонта. Но это не принципиально. Также нужно доработать наждачкой толстую часть хлыстика, чтобы он подходил к карбоновой части.

Так же есть другой способ того, как отремонтировать фидерное удилище своими руками, при этом его длина не изменяется. Для этого надо воспользоваться гибким прутиком. Если он будет недостаточно гибок, то при поклевке он может сломаться. Также понадобится смола (о которой говорилось выше). При помощи клея прутик закрепляют внутри основной и поломанной части. Через полчаса клей засохнет, и обе части будут надежно закреплены.

Для удаления тюльпана следует срезать декоративную пленку, крепящую его к бланку. Но следует быть крайне аккуратным, чтобы не повредить кончик бланка. Такие предосторожности важны по той причине, что изоляция может воспламениться при нагреве. Когда изоляция снята, следует нагреть трубку тюльпана и потихоньку его снять. Но следует иметь в виду, что нагревать надо очень осторожно, иначе можно повредить связующее звено. Снять проще всего с помощью проволоки. Зацепить за ушко и тянуть параллельно бланку.

Тюльпан для спиннинга проще выбрать в магазине, взяв с собой колено. Но если нет такой возможности, можно воспользоваться штангенциркулем. Надо померить вершинку, отступив от края 15-20мм. Можно спросить у консультанта в магазине, как починить спиннинг, если возникнут сложности. Следует следить, чтобы тюльпан не болтался и не слишком тяжело налезал на кончик удилища. Шаг трубок стандартен – 0,2 мм.

Перед установкой надо зачистить остатки клея и лака на кончике бланка. Лучше всего будет воспользоваться мелкой наждачной бумагой. После этого следует его обернуть изолентой или малярным скотчем, что позволит удалить остатки клея. Установка самого тюльпана не составит труда. Для более ровной установки можно нанести маркером на бланк метку для установки. Клеить рекомендуется специальным термоклеем, чтобы в случае повторной замены не возникло трудностей.

Иногда проблемы могут возникнуть с поломкой пропускного кольца. Для этого следует или купить новое в магазине, или снять со старой удочки. Принцип замены его тот же, как отремонтировать удочку при замене тюльпана. Удаляется старое покрытие и изоляция, после чего удаляется сломанное кольцо. Закрепляют держатель кольца с помощью плетенного шнура, смазывая каждый виток суперклеем.

После того как просохнет клей, надо покрыть поверхность лаком. В принципе, подойдет лак для ногтей. Если же неприятность случилась на рыбалке, кольцо можно удалить кусачками. На качество ловли это особо не повлияет.

Напоследок рассмотрим, как отремонтировать спиннинг и продлить ему жизнь, если он уже изрядно износился. Со временем место стыков между коленями «стирается», и одно из них может начать выпадать. Это, кроме неприятных ощущений, еще и приводит к снижению характеристик качества снасти.

Вынимается тонкое колено, и с помощью эпоксидки или стеклоткани увеличивается его диаметр. Это следует делать равномерно, проворачивая в руках снасть. После этого следует наждачной бумагой отшлифовать до нужного размера. Натерев мелом место стыка, вставляют в толстое колено. И по меловым следам стирается лишний слой эпоксидки до тех пор, пока колени будут идеально соединяться.

Подытожим. От поломок не застрахована ни одна, даже самая надежная снасть. Но не стоить сразу падать духом, ведь можно исправить практически любую неприятность. Следует вовремя проводить профилактику своих любимых рыболовных «инструментов», иметь под рукой основные средства ремонта, и тогда не будет неприятных сюрпризов. Ни хвоста, ни чешуи!

Качество деталей из карбона в первую очередь зависит от правильного выбора и качества смолы и углеродного полотна. При ошибках в выборе плотности полотна карбона карбона и скорости застывания смоляной смеси вы не сможете аккуратно выложить заготовку в форме, плотно прижать и полностью удалить пузырьки воздуха.

К основным методам изготовления деталей из карбона можно отнести:

формование из препрегов, то есть полуфабрикатов,
формование непосредственно в форме,
метод аппликации.

Изготовление карбона дома не требует сложного оборудования, и при определенных навыках можно получить детали достойного качества. Поэтому сделать карбон удовлетворительного качества самому вполне реально.

Внимание! Так называемый “3D-карбон”, автовинил никакого отношения к карбону не имеет, кроме отличной имитации поверхности карбона. Это разноцветные виниловые и ПВХ-пленки с визуальными эффектами только для декоративной отделки поверхности, но не для упрочнения.

А вот для изготовления некоторых облегченных элементов, где требуется высокая прочность, например, для бамперов, капотов, мелких деталей кузова, может использоваться дорогостоящий настоящий карбон. Можно попробовать даже сделать обтяжку карбоном своими руками некрупных элементов.Но необходимо помнить, что этот материал очень чувствителен к точечным ударам, и есть риск повреждения мелкими камнями и щебнем из-под колес.

И здесь определяющую роль играет мастерство автомастера, насколько совершенно он владеет навыками подбора полотна, смолы и толщины слоев. А ремонт карбоновых деталей — тоже дорогостоящий процесс.

Если же для вас главную роль играют эстетические параметры, а не облегчение веса автомобиля или мотоцикла, то присмотритесь к ПВХ-пленкам “под карбон”, аква-печати или аэрографии.

Промышленный процесс формования изделия из препрега (заготовок для формования) в автоклаве представляет собой одновременное протекание сложных процессов:

полимеризацию компаунда,
вакуумное удаление воздуха и излишков смолы,
высокое давление ( до 20 атм) прижимает все слои к матрице, уплотняя и выравнивая их.

Это дорогостоящий процесс, поэтому для мелкосерийного тюнинга в домашних условиях малопригодный.

Но разделение этих процессов удешевляет и удлиняет всю процедуру самостоятельного получения карбона. Изменения при этом вносятся в технологию подготовки препрега, поэтому всегда нужно обращать внимание, для какой технологии предназначена заготовка.

В этом случае препрег готовится в виде сэндвича. После нанесения смолы заготовка с обеих сторон покрывается полиэтиленовой пленкой и пропускается между двух валов. При этом лишняя смола и нежелательный воздух удаляются. Препрег вдавливается в матрицу пуансоном, и вся конструкция помещается в термошкаф. То есть в данном случае препрег представляет полностью готовую к формованию заготовку, с обжатыми слоями и удаленным воздухом.

Этот метод чаще всего и используют автомастерские, покупая заготовки карбона, а матрицы изготавливаются из алебастра или гипса, иногда вытачиваются из металла или в качестве модели используется сама деталь. которую вы хотите повторить из карбона. Иногда модели вырезаются из пенопласта и остаются внутри готовой детали.

Углепластик своими руками проще всего сделать методом «обтяжки» или аппликации углеполотна на заготовку.

Сделать карбон своими руками можно методом оклейки, который включает пять основных этапов:

Тщательная подготовка оклеиваемой поверхности: зашкуривание, обезжиривание, скругление углов.
Нанесение адгезива.
Приклеивание углеткани с пропитыванием эпоксидной смолой с отвердителем.
Сушка.
Покрытие защитным лаком или краской.

Наполнители для смолы используют как для придания декоративности, так и для предотвращения стекания смолы с вертикальных поверностей.

Адгезив для фиксации углеткани на поверхности.
Ткань из углеволокна, которую укладывают на смолу послойно, с прикатыванием твердым валиком.
Эпоксидная смола средней вязкости с отвердителем (иногда она используется в качестве адгезива).
Защитный лак. Лучше всего для защиты от царапин подходит полиуретановый. Нужно выбирать водостойкий и светостойкий. Он не помутнеет. Для высокого блеска в качестве финишного покрытия можно использовать акриловый лак.

Смолу наносят 2-3 раза с промежуточной сушкой и шлифовкой.

Этот метод отличается от традиционного изготовления карбоновых изделий по моделям нанесением адгезива, а не разделителя для легкого съема получившегося полуфабриката.

Компания 3М предлагает даже самоклеющееся углеполотно, но работа с ним требует хороших навыков.

И карбон остается на оклеиваемой детали, упрочняя ее. Такое производство карбона чаще всего используется для оклеивания бампера, приборной панели и пр.

Для этого метода требуется специальное оборудование и хорошие навыки.

Нанесение разделительного состава на поверхность модели. Для матовых и полуглянцевых поверхностей обычно применяется разделительный воск, а для глянцевых поверхностей(пластик и металл) — разделитель типа WOLO и растворы для грунтования, которые используются при мелкосерийном призводстве.
Выкладывание углеткани в матрицу, без морщин и пузырей.
Пропитка углеткани смолой.
Слоев может быть несколько. В некоторых случаях углеткань можно чередовать со стеклотканью.
Наложение перфорированной пленки для отжима излишков смолы и выхода воздуха. Желательно укладывать внахлест.
Прокладка впитывающего слоя.
Установка вакуумной трубки и порта для подключения вакуумного насоса.
Помещение всей конструкции в прочную вакуумную пленку, приклеивание герметизирующим жгутом к оснастке.

Вся процедура напоминает помещение какого-либо предмета в вакуумный пакет, которые продаются в магазинах для хранения вещей, с последующей откачкой из него воздуха. Можно, кстати, поэкспериментировать с такими вакуумными пакетамий. Они очень прочные и продаются разных размеров. А вакуумный насос для домашнего использования обойдется в среднем в 150-200$.

Применяется для самостоятельного изготовления деталей из карбона и аналогичен методу формования вакуумом, но без использования дорогостоящей оснастки. Наборы включают кисти для нанесения смолы и валики для выдавливания воздуха и прикатки слоев.

Для простого тюнинга автомобиля понадобятся:

углеполотно плотностью 200-300 г/м,
эпоксидная смола,
отвердитель,
жесткий валик и кисть.

На Alibaba.com углеполотно плотностью 200 г/м.кв. плетения twill предлагается по цене от 10 до 25 долларов за квадратный метр. Правда, и покупать нужно от 10 метров. Но можно договориться о получении образцов, которые позволят самостоятельно изготовить небольшие изделия из карбона.

На поверхность формы наносится разделительный воск, гелькоат для формирования защитно-декоративного слоя на поверхности готового изделия. После его высыхания кистью наносится эпоксидная смесь для углепластика и начинается выкладка углеткани.

Каждый слой прокатывается валиком для удаления пузырьков воздуха и получения максимального сцепления. После полного высыхания на воздухе или в термошкафу деталь извлекается из матрицы, шлифуется, покрывается защитным лаком.

При таком методе получается высокий расход смолы (в три раза выше плотности углеполотна), но зато именно таким способом можно изготовить любую деталь из карбона своими руками.

Катайус кругаме, Тут кто-то про авиамоделистов писал. ну так вот: обычно (в авиамоделизме) поперечная трещина на карбоновой трубе чинится путём наложения на неё бандажа.
Как оно собственно делается и чего надо:
1) Эпоксидная смола + отвердитель ( смотреть как смешивать надо по конкретной смоле )
2) Карбоновое волокно (не нитками, а тканью – “крест на крест”)
3) Кевлар или стеклоткань
4) Лента из старых видео кассет
5) Промышленный фен (в идеале)
Место с трещиной с нахлёстом оборачивается углеволокном, которое пропитывается смолой. Дальше поверх стеклоткань или кевлар, тоже после того, как навернули пропитать эпоксидкой. Стеклоткани или кевлара думаю на велосипедную трубень слоя 4-6. Дальше эту “обмотку” надо очень! замотать кассетной лентой (одна сторона магнитная, другая нет, к одной (не помню какой) смола не пристаёт). Дальше, после того, как лентой замотан весь бандаж заклеить её скотчем, чтобы не разматывалась и хорошенько прогреть промышленным феном

(ну или чего погорячей найдёте) Лента будет стягиваться и выжимать лишнюю эпоксидку + пропитывать бандаж смолой. + очень хорошо будет положить после всех махинаций на батарею примерно на сутки – если правильно развели смолу, то получится крепче, чем было

А, я ещё: место с трещиной, да и вокруг – всё зашкурить мелкой (600 например) шкуркой – эпоксидка на лак не ляжет.

Потом содрать ленту, для фен-фуя пошкурить той же 600-й шкуркой снаружи бандаж, дабы выглядел поприличнее, ну и закрасить, чтоб глаза не мозолило.

Если (в чём я на самом деле сомневаюсь

) соберётесь клеить – карбон и смолу покупать не в Москве, а в Китае (Гонконг)

Цена. Стоимость типового байка из карбона сомнительного качества значительно превышает цену стальной рамы, сделанной на заказ.
Долговечность. На сайтах и газетных страницах частенько можно увидеть объявления о продаже «стального коня» с рук. Даже спустя 10, 20, 30 лет велосипед не утрачивает своих основных характеристик. Разве что потускнел от времени. При этом продажа подержанного байка из углепластика — случай редкий. Рама такого велосипеда не всегда находит второго хозяина.
Ремонт. И здесь любителям металла впору ликовать. Все дело в том, что при сильном ударе карбоновая рама не гнется, а ломается на части. Как ваза, разбившаяся о кафель.

То есть восстанавливать двухколесного друга бессмысленно и дорого. Рассказывать же о ремонте стальных рам не имеет смысла. Каждый велолюбитель со стажем хотя бы раз самостоятельно паял или выравнивал детали. Да, внешний вид байка после этого, прямо скажем, не праздничный, но ведь это уже особого значения не имеет.

Основными поставщиками дешевых карбоновых рам являются производители из Тайвани.

Чаще всего углепластик поступает на завод в виде листов, пропитанных смолой. Реже — как катушки ниток;
Материал режется на части, соответствующие деталям велосипеда. Однако уже здесь производители берут во внимание тот факт, что при наложении слоев, волокна должны «смотреть» в разные стороны для большей надежности. Поэтому полоски углеводорода не всегда идеально подходят под предполагаемую форму;
Затем происходит непосредственное создание чуда. Карбон нагревают и как бы лепят с его помощью раму велосипеда. Этот процесс требует предельного внимания и сосредоточенности;
Переходим к «горяченькому». Все детали фиксируются и укладываются на специальную форму. Пункт назначения: печь!;
После нескольких часов томления, карбоновая рама достается, и ей дают остыть. На этом же этапе проверяют все стыки, неровности и недочеты;
Теперь можно и шлифовкой заняться. Все основание будущего байка зачистят и покрасят;
Рама готова!

Краткое содержание статьи: Углеволокно(Карбон) углеткань, тюнинг авто своими руками, Отправка в день заказа Наложенным платежом, фото отчёт упаковки! А так же другие ткани для стайлинга — гибридные ткани, углеволокно, карбоновая ткань, карбонизированная, разместить, добавить, aramid, что такое карбон, товары, услуги, поиск, Калининград и Калининградская область, Россия, Московская область и Москва. купить carbon,карбон своими руками, углеткань, углеволокно, 3d карбон черный, тюнинг, карбоновое волокно, карбоновая ткань, арамидная ткань, углепластик,технология carbon, стекловолокно, купить карбон, карбон, статьи о тюнинге, смолы, эпоксидные, вакуумные, насосы, Твилл2х2, Твилл4х4, Россия, цены, предложение, каталог, разместить, добавить, товары, услуги, поиск, Калининград и Калининградская область, Россия, Московская область и Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Казань, Екатеринбург, Краснодар, Красноярск, Челябинск, Магнитогорск,Сургут, набережные челны, Владимир, Волгоград карбон своими руками

Источник: Карбон, своими руками, изготовление любых изделий из Карбона, Углеткань,Кевлар,гибридные ткани. — -=S.R.Brothers=-

На самом деле речь пойдет не об изготовлении деталей из карбона, а о нанесении карбона на готовые детали, кузовные либо детали интерьера. Декорирование деталей карбоном если хотите.

Если изготовление какой-либо детали полностью из карбона это довольно сложный процесс, то наложение карбона на готовую деталь довольно простая процедура, не требующая каких-либо особых навыков. Нужно лишь все необходимые материалы, элементарный опыт обращения с эпоксидкой и аккуратность.

Шаг 1: Снимаем с машины детали, которые решили покрыть карбоновым волокном. Скорее всего это будет какая-то пластиковая деталь интерьера. Обрабатываем выбранную детальку наждачкой и красим в основной цвет карбоновой ткани. Наиболее вероятно, что это будет черный цвет. Эта окраска необходима для того, чтобы настоящий цвет детали (серый или коричневый, как на ранних Самарах) не проступал через карбоновую ткань.

Шаг 2: Прикладываем карбоновую ткань к детали и прикидываем как будем отрезать с тем учетом чтобы это было с запасом. Проклеиваем скотчем там где собираемся резать карбоновую ткань. Это необходимо для того чтобы ткань не распустилась.

Шаг 3: Размешиваем эпоксидный клей и равномерно наносим его на деталь. После чего начинаем постепенно прикладывать к детали карбоновую ткань. Следите за тем чтобы ткань плотно прилягала к детали и не было воздушных пузырей.

Шаг 4: Ждем пока ткань хорошо приклеится к поверхности детали, после чего размешиваем ещё эпоксидной смолы и начинаем тщательно пропитывать ею карбоновую ткань. Эпоксидка должна хорошо впитаться в ткань на что может уйти несколько слоев смолы

Шаг 5: Ждем пока засохнет этот слой эпоксидки и наносим еще один слой, этот уже последний. Если у Вас образовались пузыри воздуха, то выгнать их можно с помощью паяльной лампы. Если воздух не выгнать, то в последствии он разрушит вашу деталь.

Шаг 6: После застывания последнего слоя смолы берем очень мелкую наждачную шкурку и удаляем верхний слегка пожелтевший от паяльной лампы слой смолы. После чего полируем поверхность с помощью полироли и на этом всё. Деталь готова к употреблению. В итоге Вы должны получить примерно такое

Вот так выглядят пластиковые детали покрытые карбоном

Между прочим…
1.

Делайте не меньше 4 слоев смолы, а лучше даже больше. Это спасет ткань от прорыва, когда Вы начнёте ее шлифовать.
2. Попробуйте сначала на небольшой, а главное плоской детали, которую в случае чего не так жалко, а потом уже переходите на более сложные детали с изгибами. Самое тяжёлое во всей этой процедуре это уложить карбоновую ткань на деталь.
3.

Если все-же случиться так, что Вы допустите ошибку, то положите вашу деталь в морозильник на несколько часов. Потом достаточно слегка скрутить деталь и слой отвалиться.

Обсудить нанесение карбона на детали на форуме

Тем не менее это не повод не использовать настоящий карбон в компьютерном моддинге.

Существует достаточно много разных вариантов изготовления деталей из углеродного волокна и им с легкостью можно посветить несколько статей, но только два из них пригодны для домашнего применения, если, конечно, у вас дома нет вакуумного насоса и автоклава Об этих способах мы сегодня и поговорим. Применяя эти способы не получиться раскрыть весть потенциал углеродного волокна, но это не всегда и требуется, например, часто нужен только отличный внешний вид углеродного волокна (особая текстура карбона) и лишь малая доля его прочности.

Yoj опубликовал заметку 31.03.2010 в категории Новости

Автор статьи: Антон Кислицын

Я Антон, имею большой стаж домашнего мастера и фрезеровщика. По специальности электрик. Являюсь профессионалом с многолетним стажем в области ремонта. Немного увлекаюсь сваркой. Данный блог был создан с целью структурирования информации по различным вопросам возникающим в процессе ремонта. Перед применением описанного, обязательно проконсультируйтесь с мастером. Сайт не несет ответственности за прямой или косвенный ущерб.

✔ Обо мне ✉ Обратная связь Оцените статью: Оценка 3.5 проголосовавших: 13

Ремонт углепластика своими руками

Мы постараемся ответить на вопрос: ремонт углепластика своими руками по рекомендациям подлинного мастера с максимально подробным описанием.

Чаще всего ломается колено в его нижней, средней или верхней части.

Нет тематического видео для этой статьи.

Видео (кликните для воспроизведения).

В соответствии с типом поломки выбирается определенный способ ремонта удилища.

Очень часто ломается полый по всей длине хлыст обыкновенной маховой удочки:

Обычно портится первая треть верхней длины хлыстика. Чтобы починить его, необходимо подобрать и установить новое связующее звено.
Реже происходит поломка хлыста второго колена. Тут поможет намотка стеклоткани до нужного диаметра и подгонка к следующему конусу. Конечно, удочку придется немного укоротить, но на качество ловли этот мало повлияет.
Редко ломаются бланки с монолитной углепластиковой вставкой. При неаккуратном использовании может сломаться верхушка вставочной части, но ее легко отремонтировать с помощью алмазного надфиля и нового коннектора.

Проще обстоит дело с ремонтом штекерных удилищ.

Ремонт верхних и средних колен взаимосвязан с местом поломки:

Поломка верхней части предполагает наращивание заходной части тонкого колена, чтобы место соединения сместилось на неповрежденную часть колена. Место поломки равняют и покрывают углепластиковым бандажом, способным предотвратить дальнейшее разрушение снасти.
Если сломалась нижняя часть — также делают бандаж около 6-8 диаметров колена в месте излома.

Кроме этого, можно подравнять места слома и установить верхний обломок в нижнюю часть:

Место стыка обрабатывают наждачной бумагой изнутри и снаружи.
Склеивают обычно эпоксидным клеем, следя за отсутствием излишек как внутри полости, так и снаружи.
Бороться с ними поможет ватный тампон, смоченный в растворителе.
После отвердения смолы снаружи устанавливается двухслойный стеклотканевый бандаж, мешающий бланку разрушаться дальше.

Такой способ подходит для ремонта верхних и средних колен штекерных удочек.

Лучше всего использовать втулку из углепластика, схожего с ремонтируемым удилищем качества.

Сложность ремонта порой вынуждает рыболовов заменить весь стыковочный узел.

Ремонт фидерного удилища с сохранением его длины характеризуется в первую очередь применением бандажа.

Порядок действий такой:

сломанная часть насаживается на деревянную основу, смазанную воском;
тонкий слой стеклоткани подогревают и смазывают эпоксидной смолой;
вырезают заплату немного длиннее границ поломки с возможностью обернуть ее вокруг до четырех раз;
закрепляется конструкция при помощи лавсановой пленки, которая оборачивается вокруг стеклоткани;
необходимо следить за излишками смолы – важно, чтобы она впоследствии не мешала движению колен.

Нет тематического видео для этой статьи.

Видео (кликните для воспроизведения).

Ремонт телескопической удочки порой затрудняет наличие колец на удилище.

Если проблема в кольце, то следует купить новое или снять целое с другой удочки.

Ремонт колец осуществляется так:

удаляем старое кольцо;
снимаем обмотку лапок кольца;
вычищаем место установки от старого клея с помощью наждачной бумаги;
лапки нового кольца покрываются клеем и приматываются тонкой нитью к бланку по типу плотной спирали;
нить заливается тонким слоем эпоксидки или суперклея.

его низкое качество;
недостаточные навыки ловли определенной снастью;
неудачно выбранное место, преобладающее подводной растительностью или мусором;
неподходящее средство ловли для выбранного вида рыбы.

Даже при бережном отношении к своему удилищу никто не застрахован от его поломок

К основным методам изготовления деталей из карбона можно отнести:

формование из препрегов, то есть полуфабрикатов,
формование непосредственно в форме,
метод аппликации.

полимеризацию компаунда,
вакуумное удаление воздуха и излишков смолы,
высокое давление ( до 20 атм) прижимает все слои к матрице, уплотняя и выравнивая их.

Это дорогостоящий процесс, поэтому для мелкосерийного тюнинга в домашних условиях малопригодный.

Углепластик своими руками проще всего сделать методом «обтяжки» или аппликации углеполотна на заготовку.

Сделать карбон своими руками можно методом оклейки, который включает пять основных этапов:

Тщательная подготовка оклеиваемой поверхности: зашкуривание, обезжиривание, скругление углов.
Нанесение адгезива.
Приклеивание углеткани с пропитыванием эпоксидной смолой с отвердителем.
Сушка.
Покрытие защитным лаком или краской.

Адгезив для фиксации углеткани на поверхности.
Ткань из углеволокна, которую укладывают на смолу послойно, с прикатыванием твердым валиком.
Эпоксидная смола средней вязкости с отвердителем (иногда она используется в качестве адгезива).
Защитный лак. Лучше всего для защиты от царапин подходит полиуретановый. Нужно выбирать водостойкий и светостойкий. Он не помутнеет. Для высокого блеска в качестве финишного покрытия можно использовать акриловый лак.

Смолу наносят 2-3 раза с промежуточной сушкой и шлифовкой.

Компания 3М предлагает даже самоклеющееся углеполотно, но работа с ним требует хороших навыков.

Для этого метода требуется специальное оборудование и хорошие навыки.

Нанесение разделительного состава на поверхность модели. Для матовых и полуглянцевых поверхностей обычно применяется разделительный воск, а для глянцевых поверхностей(пластик и металл) — разделитель типа WOLO и растворы для грунтования, которые используются при мелкосерийном призводстве.
Выкладывание углеткани в матрицу, без морщин и пузырей.
Пропитка углеткани смолой.
Слоев может быть несколько. В некоторых случаях углеткань можно чередовать со стеклотканью.
Наложение перфорированной пленки для отжима излишков смолы и выхода воздуха. Желательно укладывать внахлест.
Прокладка впитывающего слоя.
Установка вакуумной трубки и порта для подключения вакуумного насоса.
Помещение всей конструкции в прочную вакуумную пленку, приклеивание герметизирующим жгутом к оснастке.

Для простого тюнинга автомобиля понадобятся:

углеполотно плотностью 200-300 г/м,
эпоксидная смола,
отвердитель,
жесткий валик и кисть.

А, я ещё: место с трещиной, да и вокруг – всё зашкурить мелкой (600 например) шкуркой – эпоксидка на лак не ляжет.

Если (в чём я на самом деле сомневаюсь

) соберётесь клеить – карбон и смолу покупать не в Москве, а в Китае (Гонконг)

Цена. Стоимость типового байка из карбона сомнительного качества значительно превышает цену стальной рамы, сделанной на заказ.
Долговечность. На сайтах и газетных страницах частенько можно увидеть объявления о продаже «стального коня» с рук. Даже спустя 10, 20, 30 лет велосипед не утрачивает своих основных характеристик. Разве что потускнел от времени. При этом продажа подержанного байка из углепластика — случай редкий. Рама такого велосипеда не всегда находит второго хозяина.
Ремонт. И здесь любителям металла впору ликовать. Все дело в том, что при сильном ударе карбоновая рама не гнется, а ломается на части. Как ваза, разбившаяся о кафель.

Основными поставщиками дешевых карбоновых рам являются производители из Тайвани.

Чаще всего углепластик поступает на завод в виде листов, пропитанных смолой. Реже — как катушки ниток;
Материал режется на части, соответствующие деталям велосипеда. Однако уже здесь производители берут во внимание тот факт, что при наложении слоев, волокна должны «смотреть» в разные стороны для большей надежности. Поэтому полоски углеводорода не всегда идеально подходят под предполагаемую форму;
Затем происходит непосредственное создание чуда. Карбон нагревают и как бы лепят с его помощью раму велосипеда. Этот процесс требует предельного внимания и сосредоточенности;
Переходим к «горяченькому». Все детали фиксируются и укладываются на специальную форму. Пункт назначения: печь!;
После нескольких часов томления, карбоновая рама достается, и ей дают остыть. На этом же этапе проверяют все стыки, неровности и недочеты;
Теперь можно и шлифовкой заняться. Все основание будущего байка зачистят и покрасят;
Рама готова!

Вот так выглядят пластиковые детали покрытые карбоном

Между прочим…
1.

Обсудить нанесение карбона на детали на форуме

Тем не менее это не повод не использовать настоящий карбон в компьютерном моддинге.

Существует достаточно много разных вариантов изготовления деталей из углеродного волокна и им с легкостью можно посветить несколько статей, но только два из них пригодны для домашнего применения, если, конечно, у вас дома нет вакуумного насоса и автоклава Об этих способах мы сегодня и поговорим. Применяя эти способы не получиться раскрыть весть потенциал углеродного волокна, но это не всегда и требуется, например, часто нужен только отличный внешний вид углеродного волокна (особая текстура карбона) и лишь малая доля его прочности.

Yoj опубликовал заметку 31.03.2010 в категории Новости

Автор статьи: Артем Кондратьев

Добрый день! Я Артем. Чуть меньше 9 лет работаю слесарем и мне нравиться работать руками. Когда создаешь новые полезные вещи или возвращаешь к жизни сломанные предметы. Разве это не прекрасно? Рекомендую, перед реализацией идей с моего сайта, проконсультироваться со специалистами. Удачного рабочего дня!

✔ Обо мне ✉ Обратная связь Оцените статью: Оценка 1.5 проголосовавших: 47

Пять способов буквально накапливать излишки углерода в доме | Наука

Этот экологичный дом в Великобритании — один из способов сделать дома более экологичными в будущем. Другой способ предполагает использование материалов, которые накапливают углерод или полностью высасывают его из атмосферы. Джон Фергюсон, CC-BY

Самые современные зеленые здания не просто потребляют меньше ресурсов. Некоторые из них сделаны из материалов, взятых буквально из воздуха — выкованных из углекислого газа и метана, которые в противном случае загрязнили бы атмосферу.Все, от стен и мебели до крыш над нашими головами, может быть сделано из парниковых газов.

Удаление CO2 из атмосферы и помещение его во что-нибудь полезное или безопасное хранение называется секвестрацией углерода. Углерод можно улавливать, удаляя CO2 из выхлопного потока в дымовых трубах электростанций и закачивая его глубоко под землю, хотя этот процесс все еще остается в значительной степени непроверенным и чрезмерно дорогим. Еще одна многообещающая новая технология превращает парниковые газы в топливный метанол.

Есть даже искусственные «деревья», разработанные исследователями из Колумбийского университета, которые используют «листья», пропитанные карбонатом натрия, для улавливания углерода в химической реакции с образованием бикарбоната натрия, также известного как пищевая сода. Позже пищевую соду можно нагреть, чтобы высвободить чистый, готовый к секвестрации CO2. Но проблема этих амбициозных новых технологий в том, что немногие потребители готовы за них платить.

Улавливание углерода в строительных материалах, с другой стороны, намного дешевле.Продукты, которые делают это, как правило, конкурентоспособны по цене с менее устойчивыми вариантами, и нам не нужно ждать, пока крупные корпорации или правительства примут меры. Мы можем выбрать использование этих зеленых альтернатив в наших собственных домах.

Конечно, эти материалы вряд ли смогут серьезно повлиять на нынешний климатический кризис, если мы не объединим их использование с гораздо меньшими затратами энергии. В 2014 году средний потребитель коммунальных предприятий в США потребил 10932 киловатт-часа электроэнергии, в результате чего в атмосферу было выброшено более семи тонн углерода.

Мы уже знаем несколько хороших способов привести себя в порядок. Лучшая изоляция и покупка новейших энергоэффективных приборов — это два способа снизить углеродный след наших домов. Но чтобы в полной мере получить Знак одобрения экологического ведения хозяйства, вам также необходимо лучше понять, из чего сделан ваш дом. К счастью, появляется все больше более чистых и экологически чистых вариантов.

Цемент низкоуглеродистый

(Бетон Solidia)

Цемент — наиболее широко используемый материал в мире, и это проблема.Производство цемента — заведомо грязный бизнес, требующий много энергии при его теплоемком производстве и вызывающий химические реакции во время производства, на которые приходится 5 процентов наших глобальных выбросов CO2.

Но не все цементы одинаковы. Экологичный производитель цемента Solidia Technologies сократил производство углерода, изменив базовый рецепт, используя меньше известняка и более низкие температуры обжига. Цемент далее вступает в реакцию с CO2 в процессе отверждения (когда он затвердевает), навсегда удерживая углерод в матрице бетона.

Компания сообщает Smithsonian.com, что их производственный процесс выбрасывает в атмосферу до 70 процентов меньше углерода, чем цемент, производимый обычным способом. Это составляет более чем на тысячу фунтов меньше CO2, создаваемого на каждую тонну произведенного цемента — неплохо для одной из отраслей с самым высоким уровнем выбросов на Земле.

Следуйте по дороге из зеленого кирпича

(MineralCarbonation.com)

Возможно, скоро вы сможете намазывать низкоуглеродистый цемент на кирпичи, состоящие из выхлопных газов электростанции.Университет Ньюкасла в Австралии в партнерстве с химическим и горнодобывающим гигантом Orica и компанией GreenMag Group, занимающейся углеродными инновациями, разработал процесс, называемый карбонизацией минералов, который превращает CO2 из газа в твердое вещество.

«Одна из наших целей — использовать этот материал в таких изделиях, как кирпич, брусчатка и даже гипсокартон», — говорит старший научный сотрудник Orica Джефф Брент.

Метаморфическая порода, называемая серпентином, нагревается для выделения воды и реакции со сжатым CO2 из выхлопных газов электростанции с образованием карбоната магния — порошкообразного вещества, похожего на пищевую соду, — и кварцевого песка, который, в свою очередь, превращается в различные строительные материалы.

Этот процесс карбонизации имитирует естественную геологию, которая создает карбонаты в результате медленного выветривания минералов. Геологи считают, что за миллионы лет этот процесс снизил чрезмерное количество CO2 в доисторической атмосфере до уровней, которые позволяют жизни процветать сегодня.

Первая в мире экспериментальная установка карбонизации минералов будет открыта на территории Университета Ньюкасла в марте. Если это предприятие окажется успешным, Orica надеется в конечном итоге перейти к коммерческому производству.

Новое значение «зеленой крыши»

(iRocks.com — CC-BY-SA-3.0 CC BY-SA 3.0, через Wikimedia Commons)

Углерод может улавливаться и в наших крышах, используя еще одну уловку с минералами, которую природа использует в рукаве, а именно оливин.

Этот буквально зеленый минерал, изображенный выше в виде драгоценного камня, перидот, является одной из самых распространенных горных пород в мантии Земли. Он быстро выветривается, когда подвергается воздействию CO2 в воздухе, поглощая вредный газ и превращая смесь в диоксид кремния и магнезит, что делает парниковый газ химически инертным.

Многонациональная компания Derbigum разработала кровельную систему, которая при попадании дождя связывает CO2. Оливин в крыше может улавливать CO2 в 1,25 раза больше своего веса в течение своего срока службы. И когда оливиновая кровельная мембрана сделает свою работу (минералу требуется около 30 лет, чтобы перестать реагировать с CO2), вы можете развернуть новую крышу и начать все сначала.

Отдельно тот же оливин, который улавливает CO2 в крышах, можно использовать для мощения дорожек и дорог или добавлять в песочницы и на пляжи.Он уже продается как почвенная добавка голландской компанией greenSand, которая продает его домашним садоводам, которые хотят оживить свою почву и повысить ее уровень pH, чтобы вырастить более здоровые, связывающие углерод деревья и цветы.

Но у компании еще большие амбиции в области сельского хозяйства. «Если это станет популярным, — говорит представитель greenSand Бас Зен, — большие площади сельскохозяйственных угодий будут превращены в очистители CO2».

Прогулка по зеленой тропе

(Фриц Хоффманн / В фотографиях / Corbis)

Бамбук растет как сорняк, созревает за три года, отрастает самостоятельно без необходимости повторной посадки и не требует большого количества удобрений или пестицидов для роста.Этот прочный материал имеет большую прочность на сжатие, чем бетон, что делает его идеальным для многих строительных применений, таких как полы, панели, экраны и лестницы. Бамбук также связывает намного больше углерода на акр в год, чем большинство других изделий из дерева.

Однако, несмотря на эти впечатляющие экологические показатели, не весь бамбук производится с соблюдением принципов устойчивого развития. Покупатели должны сначала проверить своих поставщиков, чтобы убедиться, что бамбук, который они покупают, выращивают и собирают экологически чистым способом.

Мебель пердеть

(КИ)

Многое из того, что находится внутри наших домов, сделано из пластика. Пластмассы производятся на заводах, которые ежегодно потребляют около 270 миллионов тонн ископаемого топлива. Но и здесь есть несколько интересных новинок, которые сделают нашу деятельность более экологичной.

Калифорнийская компания Newlight Technologies разработала способ превратить отработанный метан — парниковый газ, улавливающий тепло в 20 раз больше, чем CO2, — производимый на животноводческих фермах, в биоразлагаемый пластик, материал, который компания назвала AirCarbon.

Производство пластика из загрязнений не было рентабельным до тех пор, пока Newlight не обнаружил новый катализатор, который позволил ему создавать материал с более низкой удельной стоимостью, чем пластик на масляной основе аналогичного качества. В настоящее время компания работает с более чем 60 компаниями из списка Fortune 500 над планами использования AirCarbon в различных продуктах, от чехлов для мобильных телефонов до пластиковых пакетов и мебели, таких как стулья, изображенные выше в рендеринге компании KI.

Джеффри Коутс, профессор химии в Корнельском университете, который разработал аналогичный метод превращения CO2 в строительные блоки пластмасс, говорит, что мы находимся на пороге революции, когда производство может начать удалять углерод из атмосферы, а не вкладывать его внутрь. .Но предупреждает, что серебряных пуль не будет.

«Эксперты по утилизации CO2 признают, что не может быть одного« панацея »от проблемы CO2», — говорит Коутс. «Потребуется множество технологий, каждая из которых имеет дело с некоторой частью выделяемого избыточного CO2, чтобы оказать влияние».

Антропоцен

Рекомендованные видео

Бассейн Zero Carbon ® • Zero Carbon Home

Чтобы остановить изменение климата — начните дома

Автор: Дэвид Грин, автор книги Zero Carbon® Home

Владельцы плавательных бассейнов могут сэкономить около 1000 долларов в год, сведя к нулю углеродный след своего бассейна. Zero Carbon® Pool — это план того, как заработать деньги, сведя к нулю углеродный след вашего бассейна.

Бассейн отличный. Они почти олицетворяют беззаботное летнее развлечение. Но они дороги в эксплуатации и создают большой углеродный след.

Наш сын Джек, которому тогда 7 лет, ныряет в нашем бассейне.

Вот сколько денег мы сэкономили и сколько выбросов углекислого газа мы сократили:

А вот сколько денег мы сэкономили, сколько углекислого газа мы вырезали, а также инвестиции и финансовая отдача от каждого действия, которое мы предприняли с нашим большим, чем средний бассейн (см. Ниже, что вы можете ожидать от среднего бассейна):

И вот примерно то, что вы можете ожидать от подземного бассейна стандартного размера (20 на 40 футов):

Новая книга автора Дэвида Грина, Zero Carbon® Pool , представляет собой дорожную карту того, как заработать деньги за счет значительного сокращения углеродного следа бассейна.Установив «фабрику бассейнов 4» — тепловой насос, циркуляционный насос с регулируемой скоростью, пылесос с электроприводом и несколько солнечных батарей для своего собственного бассейна в Дувре, штат Массачусетс, он сократил выбросы углекислого газа. из его бассейна до нуля или примерно на 9 тонн в год. Это примерно в четыре раза больше, чем выбросы углекислого газа, которые вы сэкономили бы, заменив бензиновый автомобиль на электромобиль.

Еще лучшая новость заключается в том, что он экономит около 3000 долларов в год на счетах за пропан и электроэнергию.Его рентабельность инвестиций составляет более 40% в год. Это превосходит 9,8% годовой доходности S & P500 за последние 90 лет. И это без его взбалтывающей волатильности. Бассейн с нулевым содержанием углерода можно заказать, нажав здесь

Эта окупаемость инвестиций также превосходит окупаемость инвестиций, которые он делает, если обнулить свой дом, что составляет около 15% в год. Если вы заинтересованы в зарабатывании денег на сокращении выбросов углекислого газа в своем доме, посмотрите его книгу Zero Carbon® Home , о которой вы можете прочитать, нажав здесь

Чтобы остановить изменение климата, начните дома.Начните с Zero Carbon® Home или Zero Carbon® Pool .

Обратите внимание, что семья Грин экономит около 3000 долларов в год, но их бассейн больше среднего. Экономия на типичном бассейне размером 20 на 40 дюймов в Новой Англии, вероятно, составит около 1000 долларов в год.

Кто такой Дэвид Грин?

По образованию я физик, поэтому хорошо разбираюсь в таких технологиях, как солнечные панели, тепловые насосы и циркуляционные насосы для воды в бассейне. Я также получил степень магистра делового администрирования в Гарвардской школе бизнеса и 20 лет проработал президентом или генеральным директором частных и государственных компаний.Так что я также понимаю, как использовать анализ дисконтированных денежных потоков (стандартный способ, которым компании анализируют инвестиции), чтобы производить финансовые расчеты, такие как внутренняя норма доходности (IRR, мера возврата инвестиций) и период окупаемости (сколько времени требуется, чтобы получить ваши инвестиции. назад). Я веду подробные записи об использовании пропана и электроэнергии в моем бассейне, чтобы измерить эффект от каждого улучшения, которое мы внесли в наш бассейн. Мои результаты основаны на моем собственном опыте, а не на общих утверждениях производителей или установщиков.

Если вы хотите получать от меня сообщения по электронной почте, пожалуйста, заполните форму ниже:

Как мы заработали деньги и ушли в ноль на нашем пуле?

Обнуляясь, я принимал только те меры, которые имели финансовый смысл, то есть модернизацию, которая окупалась за счет экономии на счетах за отопление и электроэнергию. Это исключало выполнение многих вещей, которые обычно выполняются при модернизации плавательных бассейнов с использованием глубокой энергии:

Я заменил свой старый циркуляционный насос для воды в бассейне с фиксированной скоростью на циркуляционный насос для воды в бассейне с регулируемой скоростью и установил его скорость на минимальное значение, необходимое для циркуляции всей воды в бассейне один раз в день, скорость обмена, необходимая для сохранения вода чистая.Это снизило скорость насоса с 3450 об / мин в течение примерно 12 часов в день до примерно 2000 оборотов в минуту в течение 24 часов в день. Законы физики гласят, что электричество, используемое насосом, возрастает как куб оборотов в минуту, поэтому замедление откачки более чем компенсирует удвоение времени, в течение которого насос включен. Этот эффект настолько силен, что сокращает потребление электроэнергии, используемой для циркуляции воды, на 87%, что позволяет нам экономить более 2000 долларов в год. Новый насос окупился за первый год с окупаемостью 100% в год.Хотел бы я вложить свои 401 тыс. В насосы для бассейнов! Наш насос для бассейна был произведен компанией Pentair ™.
Я установил электрический пылесос для бассейнов Dolphin ™ вместо старого пылесоса для бассейнов с насосным приводом. Это безопасно, потому что он подключен к электрической розетке GFCI (прерыватель цепи замыкания на землю) и потому, что мы вынимаем его из бассейна и отключаем, когда кто-то находится в воде. Только это сэкономило нам около 2000 киловатт-часов электроэнергии в год или на сумму более 400 долларов. Он окупается примерно за 3 года с окупаемостью 55% в год.Это также сохраняет бассейн в чистоте, что избавляет от ужасного летнего ритуала очистки стенок бассейна от водорослей.
Мы используем бассейн только летом, поэтому подогреватель для бассейна с тепловым насосом с воздушным источником является идеальным решением, потому что летом воздух теплый, что упрощает работу теплового насоса, который заключается в передаче тепла из воздуха в воду. . Мой тепловой насос для бассейна примерно в четыре-шесть раз эффективнее моего старого пропанового обогревателя. Если вы используете электричество для работы теплового насоса, то отопление с помощью теплового насоса также будет дешевле, чем пропан, при том же количестве тепла.Например, в Массачусетсе отопление пропаном стоит около 11 центов за киловатт-час тепла. Но отопление с использованием электроэнергии от коммунальных предприятий с тепловым насосом стоит около 6 центов за такое же количество тепла. Отопление электричеством от ваших собственных солнечных панелей на крыше стоит менее 2 центов за такое же количество тепла. Мы установили один тепловой насос, разработанный специально для бассейнов, общей стоимостью 6000 долларов. Экономия на счетах за пропан с учетом дополнительной электроэнергии, потребляемой тепловым насосом, окупит стоимость теплового насоса примерно через 16 лет.Рентабельность инвестиций составляет около 4% в год после уплаты налогов. Наш тепловой насос произведен компанией AquaCal.
Я не добавлял пузырчатое одеяло для изоляции бассейна. Это связано с тем, что с тепловым насосом и солнечными батареями стоимость обогрева нашего бассейна очень низкая, чуть более 100 долларов в год. Это самый высокий показатель стоимости электричества от моих солнечных панелей (7 центов за киловатт-час), который был рассчитан как общая установленная стоимость панелей, деленная на гарантированный выход электроэнергии панелей.Стоимость эксплуатации моих солнечных панелей равна нулю. Включая стеллаж для хранения, пузырчатое одеяло для нашего бассейна будет стоить около 1000 долларов и может прослужить десять лет (гарантия — восемь лет) при годовой стоимости около 100 долларов в год. Тратить 100 долларов в год на одеяло для бассейна, чтобы сэкономить небольшую долю в 100 долларов в год на отоплении, не имеет смысла. Нам тоже не понравилась идея иметь в саду большой кусок свернутой пузырчатой пленки.
Мы также не использовали химическое одеяло для бассейна. Химические одеяла для бассейнов — это жидкости, обычно спирты, которые вы заливаете в бассейн, которые создают тонкий слой на поверхности, уменьшающий испарение (и потерю тепла) из бассейна.Летом 2017 года в течение четырех недель я проводил эксперименты с химическим одеялом для бассейна и без него. Я обнаружил, что они действительно снижают потерю температуры в бассейне за ночь примерно на 1 ° F (бассейн, естественно, теряет около 2–3 ° F за ночь), но они стоят около 50 долларов в неделю. Я могу заменить потерянное тепло тепловым насосом и солнечными батареями примерно за треть этой стоимости и без каких-либо неудобств.
Я решил не устанавливать солнечные панели для горячего водоснабжения, потому что солнечно-электрические (фотоэлектрические или П.В.) панели, питающие водонагреватель с тепловым насосом, более рентабельны. Кроме того, соглашение об измерении нетто-счетчиков с нашей коммунальной компанией позволяет нам накапливать кредит на избыточную электроэнергию, произведенную в солнечные дни, чтобы мы могли использовать эту электроэнергию в пасмурные дни. С солнечными панелями для горячей воды вам не удастся получить теплую воду в пасмурные дни, и вы не сможете сохранить излишки с солнечных дней.

Вместо того, чтобы устанавливать солнечные панели только для питания вашего бассейна, вам лучше установить солнечные панели для вашего дома и установить несколько дополнительных для питания вашего бассейна.Вместо того, чтобы устанавливать солнечные панели для нагрева воды, я накрыл крышу своего дома массивом из 46 панелей Sunpower 345W мощностью 15 кВт и накрыл крышу своего гаража массивом из 40 панелей Sunpower 327 Вт мощностью 13 кВт. Это много солнечных батарей, но я зарабатываю на каждой солнечной батарее. Солнечные батареи дешевле, чем когда-либо, и сильно субсидируются. Мои общие инвестиции в солнечные батареи (для нашего дома и бассейна) после налоговых льгот и субсидий составили около 42000 долларов. Моя экономия составляет более 5 500 долларов в год на счетах за электроэнергию.Мои инвестиции в солнечные фотоэлектрические панели производят электроэнергию примерно по 7 центов за киловатт-час (после налоговых льгот и субсидий). Это примерно треть того, что я заплатил бы своей электроэнергетической компании здесь, в Массачусетсе, а сейчас это 23 цента за киловатт-час. Солнечные батареи окупятся примерно за 7 лет. Но наиболее важным экономическим показателем является внутренняя норма прибыли (IRR): 13% в год после уплаты налогов.

Мои общие инвестиции (после налоговых льгот и субсидий на солнечные панели) для полной модернизации моего бассейна с нулевым потреблением энергии составили около 10 000 долларов, и я экономлю около 3 000 долларов в год на счетах за пропан и электроэнергию.Инвестиции окупаются всего за 3 года, а IRR составляет около 44% после уплаты налогов. Это значительно превосходит рост фондового индекса Standard & Poor’s 500 на 11,7% за последние 43 года. Это также превосходит рентабельность инвестиций, которую мы достигли, отказавшись от строительства дома, которая составляла около 15% в год. Кроме того, декларация S&P составляет до налогов и сборов, тогда как моя декларация — после уплаты налогов и без комиссий. Моя доходность также будет расти с инфляцией, чего нельзя сказать об инвестициях в облигации.Наконец, финансовые рынки сопряжены с риском, особенно когда они ищут максимальную прибыль. Риск, связанный с повышением энергоэффективности и солнечной энергией, обычно равен нулю.

Во многом, как я обнаружил, обнуляя наш дом, общепринятое мнение об обнулении в пуле часто было ошибочным и не имело финансового смысла. Я обнаружил, что использование стандартного процесса финансовой оценки, используемого компаниями и инвесторами, вместе с некоторыми простыми экспериментами, развеивает мифы. Так что я думаю, что нашел способ и пойти на ноль, и заработать деньги.Это точка перегиба движения с нулевой энергией. Обнуление больше не похоже на покупку дорогого образа жизни для вашего дома или бассейна. У вас в кармане холодная наличность, доказывающая, что вы можете сэкономить деньги и спасти планету!

Zero Carbon® Pool можно заказать, нажав здесь

Дэвид Грин живет и работает в Дувре, Массачусетс.

Знак Zero Carbon® является товарным знаком Zero Carbon® LLC, зарегистрированным в Ведомстве США по патентам и товарным знакам под номерами 5,730,207 и 5,944,678.Использование без письменного разрешения Zero Carbon® LLC может быть нарушением закона. Кроме того, товарный знак был зарегистрирован таможенным и пограничным патрулем США, чтобы предотвратить ввоз предметов с нелицензионными версиями товарного знака. Для запросов разрешения обращайтесь: электронная почта Дэвида Грина

Книги, веб-сайт (включая сообщения в блогах), загрузки веб-сайтов, веб-семинары и другие формы коммуникации (включая ответы автора на вопросы людей в любой форме, письменные или устные) относятся к мнениям и опыту автора в области повышения энергоэффективности, инвестирования , налоги, финансы и правила, но ни автор, ни Zero Carbon® LLC не дают инвестиционных, налоговых, финансовых или юридических консультаций, а также не предлагают никаких гарантий или гарантий результатов.

Авторские права © 2020 и 2021 Дэвид Грин. Все права защищены. Никакая часть данной публикации, в электронном или печатном виде, не может быть воспроизведена, распространена или передана в любой форме и любыми средствами, включая фотокопирование, запись или другие электронные или механические методы, без предварительного письменного разрешения издателя, за исключением случай кратких цитат, содержащихся в критических обзорах, и некоторых других некоммерческих использованиях, разрешенных законом об авторском праве. Любое коммерческое использование запрещено.Все фотографии и иллюстрации защищены авторским правом © Дэвид Грин, если не указано иное.

, если у вас есть всего несколько минут, прочтите это. • Zero Carbon Home

Если у вас есть всего несколько минут, прочтите это:

Наш дом теперь имеет нулевой углеродный след в течение всего года, и мы не платим за топочный мазут и электричество вместе взятые. Мы «ушли в ноль». Отсутствие углеродного следа в нашем доме означает, что углекислый газ, выделяемый нами при сжигании топлива для обогрева нашего дома, плюс углекислый газ, выбрасываемый электростанциями для выработки электроэнергии, используемой нашим домом с нулевым показателем в течение всего года.

Как мы это сделали? Установив дополнительную изоляцию, тепловые насосы и окна с тройным остеклением, мы настолько сократили потребление энергии в нашем доме, что теперь все это вырабатывается нашими солнечными батареями. Это не только дает нам нулевой углеродный след, но и нулевые счета за отопление и электричество вместе взятые.

Этот веб-сайт и прилагаемая к нему книга представляют собой дорожную карту для и , чтобы перейти к нулю и сэкономить деньги, вероятно, тысячи долларов в год. Он основан на нашем опыте, но также извлекает пользу из того, что мы узнали в процессе.Если бы мы повторили это снова, мы бы сделали это лучше, чем мы. Этот совет представляет собой версию 2.0 дорожной карты о том, как выйти на ноль и сэкономить деньги.

Обнулившись, мы предотвратили попадание в атмосферу более сорока тонн углекислого газа. Сорок тонн. Каждый год. Каждый год. Навсегда. Сорок тонн углекислого газа примерно соответствует выбросам от десяти автомобилей. Вы сделаете гораздо больше, чтобы спасти планету от изменения климата, избавившись от проблем со своим домом, чем купив электромобиль.

Принято считать, что нулевой уровень можно достичь только в новых домах, что это очень дорого и требует больших компромиссов в образе жизни. Я обнаружил, что расхожее мнение ошибочно по всем пунктам. Мы отказались от расходов в нашем продуваемом сквозняком доме 1970-х годов, мы экономим более одиннадцати тысяч долларов в год на счетах за коммунальные услуги, и мы сделали это без каких-либо серьезных компромиссов в образе жизни. Напротив, наш образ жизни улучшился, поскольку воздух в помещении стал более свежим и комфортным, а в доме стало тише.Я все еще принимаю длительный душ.

В рецепте обнуления есть только четыре ингредиента — потрясающая четверка:

Установите 12 дюймов изоляции на чердаке и в подвале. См. Главу 1.
Замените вашу систему отопления / кондиционирования на тепловые насосы. См. Главу 2.
Установите солнечные батареи на крышу. См. Главу 3.
Установите тройные стеклопакеты при замене своего. См. Главу 4.

Легко запомнить сказочную четверку, потому что у «Великолепной четверки» (Битлз) было много хитов.HITS — Тепловые насосы, Изоляция, Стеклопакеты и Солнечные батареи.

Солнечные панели на вашей крыше теперь могут вырабатывать электроэнергию по цене всего от трех до восьми центов за киловатт-час. Это менее одной трети того, что вы сегодня платите за электроэнергию. Солнечные батареи, питающие тепловые насосы, теперь являются самым дешевым способом обогреть ваш дом. Вместе они могут обогреть ваш дом за половину стоимости отопления его природным газом и , они не выделяют углекислый газ.

Технологический прогресс и мировая конкуренция значительно снизили цены на фабричную четверку.Эти более низкие цены плюс значительные субсидии делают обнуление сейчас более доступным, чем когда-либо. С текущим поколением солнечных панелей и текущими субсидиями чистая стоимость солнечных панелей на крышах составляет всего несколько тысяч долларов. И нет, это не вариант аренды от типичного установщика солнечных батарей, который я редко рекомендую.

Из четырех фабрик теплоизоляция обеспечивает наилучшую окупаемость вложений. Экономия на счетах за отопление обычно окупается за 1-3 года.Другими словами, изоляция — это лучшая «рентабельность». Изоляция довольно дешевая, и ее никогда не бывает слишком много. Это особенно актуально для вашего чердака, где из-за повышения температуры большая часть тепла теряется. Через подвал тоже уходит много тепла, а утеплить потолок подвала — дешево, легко и эффективно. Солнечные батареи, тепловые насосы и стеклопакеты окупаются за 5-9 лет.

После субсидий и налоговых льгот мы инвестировали около 75 000 долларов (около 5% от стоимости нашего дома) в фабричную четверку.Теперь мы не платим за электричество и мазут вместе взятые. Экономия на наших счетах за коммунальные услуги, превышающая 11 000 долларов в год, окупит наши инвестиции во все четыре фабрики примерно за шесть лет. После этого у нас будет на 11000 долларов больше в год, чем было бы без потрясающей четверки. Наша рентабельность инвестиций составляет около 15%. Это 15% после уплаты налогов. Это намного лучший доход, чем я получаю от инвестиций в акции и облигации, и без риска обвала фондового рынка!

Кроме того, по оценкам программы EnergyStar Министерства энергетики, наш дом вырос в цене на 111 000 долларов только за счет установки только солнечных панелей.Это значительно больше, чем мы вложили во всю четверку вместе взятых, а не только в солнечные батареи. Я не включил это повышение цены на дом ни в один расчет финансовой прибыли. Повышение цен на жилье — это верх над финансовой отдачей.

Поскольку мы все равно заменяли наши окна 40-летней давности, для окон с тройным остеклением наши инвестиции (и возврат) — это дополнительные затраты (и экономия) сверх затрат на окна с двойным остеклением. Я рекомендую вам устанавливать окна с тройным остеклением только тогда, когда вы заменяете окна по другим причинам, например, из-за того, что они протекают, гниют или разваливаются.Хотя это трудно выразить количественно, установка окон с тройным остеклением омолодила наш дом и стала более уютной. Нам больше не нужно сидеть под одеялами, чтобы избежать сквозняков во время просмотра фильмов зимой! Если ваши окна в хорошем состоянии, то лучшим вариантом будет добавить недорогие оконные вставки «подгонка изнутри». Они эффективно превращают одинарное окно в двойное, а двойное — в тройное (или тройное), но примерно за 1/10 стоимости замены ваших окон.

Если вы живете в Массачусетсе, как и мы, и хотите уйти с нуля, но у вас нет наличных денег сегодня, вы можете занять почти все деньги, которые вам нужны, в виде беспроцентных ссуд (для тепловых насосов и окон с тройным остеклением). ) или ссуды под низкие проценты (для солнечных батарей), спонсируемые правительством Массачусетса. Государственная субсидия на установку изоляции настолько велика, что утепление чердака и подвала, вероятно, обойдется вам всего в несколько сотен долларов. Финансирование каждой из четырех фабрик рассматривается в главе, объясняющей эту технологию.Вы также можете получить ссуды, обеспеченные федеральным правительством, для обнуления финансирования, но ссуды в Массачусетсе обычно дешевле.

Установив fab four, вы можете сократить до нуля углеродный след своего дома, сократить до нуля счета за отопление и электричество, профинансировать его с помощью ссуд под низкие проценты или беспроцентных займов, получить хорошую отдачу от своих инвестиций и увеличить стоимость вашего жилья. дом. Нет ничего лучше этого!

Если эта страница показалась вам интересной, то книга «Zero Carbon Home» почти наверняка окажется для вас полезной.Он написан в том же легком для чтения стиле, поддерживаемом тем же строгим научным подходом и подробным финансовым анализом. Электронная книга стоит всего 15,99 доллара (печатная книга стоит 24,99 доллара). Оба доступны, нажав здесь.

Если вы хотите получать от меня сообщения по электронной почте, пожалуйста, заполните форму ниже:

Почему именно сейчас? Почему теперь возможно «сойти с нуля», когда экологи мечтали об этом на протяжении десятилетий? • Zero Carbon Home

Почему именно сейчас?

Это хороший вопрос, который я часто задавал себе.Я думаю, что есть три основные причины, по которым сегодня можно не только пойти на ноль, но и сэкономить деньги:

Технологии теплоизоляции, тепловых насосов, солнечных панелей и окон значительно улучшились всего за последние несколько лет. Это делает переход к нулю практичным , потому что вы можете сократить количество энергии, потребляемой вашим домом, до такой степени, чтобы вы могли генерировать всю эту энергию из солнечных панелей на крыше.
Субсидии от штатов и федерального правительства значительны, так же как глобальная конкуренция привела к снижению цен на нужные вам продукты до нуля.Таким образом, себестоимость продуктов, которые вам нужны, становится самой низкой из когда-либо существовавших, и теперь становятся доступными для многих других людей. Благодаря более низким ценам и высоким субсидиям наша рентабельность инвестиций снижается до нуля примерно на 15% после уплаты налогов. Я считаю, что это хорошая окупаемость вложений.
Многие люди, которые хотят сократить свой углеродный след, не имеют наличных денег для покупки продуктов. Финансирование, доступное в виде ссуд с нулевой процентной ставкой или ссуд с низкой процентной ставкой, очень привлекательно.Это делает обнуление теперь доступным для гораздо большего числа людей.

Именно эта комбинация практичности , доступности и доступности делает сейчас время, чтобы пойти на ноль. Вы можете пойти на ноль, сэкономить тысячи долларов в год на счетах за коммунальные услуги и получить дешевые или бесплатные ссуды для финансирования этого. Это реальность сегодня. Вот почему сейчас время стремиться к нулю.

Несмотря на эту тройную черту: практичность , доступность и доступность , я обнаружил, что люди часто застревают, когда пытаются выяснить, что на самом деле сделать, чтобы сократить свой углеродный след.Когда они знакомятся с технологиями и их ограничениями (такими как ухудшение производства энергии солнечными панелями со временем, снижение производительности теплового насоса в очень холодную погоду и сложность низкоэмиссионных покрытий на окнах) плюс сложность субсидий, налоговых льгот и финансирования варианты, многие люди застревают и просто сдаются. Эта книга для тех, кто хочет оторваться и узнать , как сойти с нуля.

Достижение нуля значительно затруднено из-за различных единиц измерения (таких как киловатт-часы, БТЕ, лошадиные силы и тонны), используемых разными техниками для измерения энергии.Как будто каждая технология говорит на своем языке, и ни одна из них не говорит по-английски. Это значительно усложняет сравнение солнечных панелей с тепловыми насосами или теплоизоляции с окнами с тройным остеклением, когда это именно то, что вам нужно сделать. Я попытался преодолеть эти запутанные термины, сосредоточившись на том, сколько денег вы можете сэкономить и насколько вы можете сократить свой углеродный след. Я однажды упомянул British Thermal Units, но, думаю, мне это сходит с рук.

Добиться нулевого уровня еще сложнее из-за неэффективной маркетинговой практики компаний, продающих солнечные панели, тепловые насосы и окна с тройным остеклением.Эти плохие маркетинговые практики включают запутанные технические болтовни, излишне оптимистичные прогнозы и тактику продаж с высоким давлением. Я пытался преодолеть это, избегая технических терминов и используя фотографии, диаграммы и диаграммы, как правило, из нашего собственного опыта. Практически все, что я рекомендую в этой книге, мы сделали сами. Я записал экономию денег и затраты на основе нашего фактического опыта, а финансовая отдача рассчитана на основе наших фактических результатов, а не материалов, продаваемых производителями.

Я бы, наверное, тоже отказался от перехода на ноль, если бы не то, что наши дети действительно хотели стать «зелеными». Кроме того, из-за того, что я успел уйти с работы, чтобы залечить травмы, полученные в результате моей почти смертельной автомобильной аварии, у меня было время провести все исследования. И мне, со степенью физика и MBA, потребовалось около года исследований, чтобы понять, как сойти с нуля и зарабатывать деньги. Но разобравшись во всем, я очень рада поделиться своим «рецептом» со всеми.

Ниже приведены названия разделов в главе Почему именно сейчас? в доме Zero Carbon:

Почему настало время для утепления чердака пеной с распылителем.

Почему сейчас время для тепловых насосов.

Почему настало время для солнечной энергии.

Почему настало время для окон с тройным остеклением.

Почему сейчас пора идти на ноль.

Почему сейчас самое время пойти на ноль и зарабатывать деньги.

Если эта страница показалась вам интригующей, то книга «Zero Carbon Home» почти наверняка окажется для вас полезной. Он написан в таком же удобном для чтения стиле, подкрепленном строгим научным подходом и подробным финансовым анализом.Книга стоит 15,99 долларов в виде электронной книги и 24,99 долларов в мягкой обложке и доступна, нажав здесь.

Как ваш дом станет безуглеродным

Хотя идея низкоэнергетического жилья впервые возникла в 1970-х годах, только в начале 1990-х немецкие исследователи построили то, что можно было бы считать первым пассивным домом в Дармштадте. Но строительная отрасль не спешит внедрять эту модель во многих частях мира.

Однако в 2021 году ситуация начинает меняться, и такой способ строительства домов становится все более распространенным.В 2015 году город Брюссель, Бельгия, принял закон, обязывающий все новые здания (как жилые, так и коммерческие), а также все переоборудование, соответствовать жестким стандартам пассивного дома. А в 2019 году ряд пассивных муниципальных домов в Норвиче, Великобритания, был удостоен премии Стирлинга RIBA.

Также необходим переход на строительные материалы с низким содержанием углерода. Сегодня около 10% мировых выбросов, связанных с энергетикой, приходится на материалы, используемые при строительстве и обслуживании зданий, в том числе жилищного.«Цемент, железо и сталь энергоемки как при производстве, так и при транспортировке», — говорит Анхель Сюй, профессор государственной политики и окружающей среды в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилл. «Строительные материалы имеют решающее значение для достижения нулевого уровня в жилищном секторе».

Устойчивые альтернативы тяжелым выбросам бетона и кирпичей уже существуют в 2021 году. Например, древесина — это материал, который использовался для строительства домов на протяжении тысячелетий. Одно исследование показало, что в глобальном масштабе можно избежать 20-80 миллионов тонн выбросов углекислого газа, заменив бетонные полы деревянными и стальными композитными конструкциями к 2050 году — и это даже без учета углерода, который древесина будет удерживать.

Материалы различаются в зависимости от местоположения и климата, но другие варианты с низким содержанием углерода — это тюки из конопли, пробки, бамбука и соломы. «Все, что выросло, является таким подарком, потому что оно удерживает углерод, а затем, если вы можете хранить этот углерод в здании — фантастически, мы помогаем», — говорит Смит.

Однако, по мнению исследователей, лучшим материалом с точки зрения воплощенного углерода зачастую оказывается тот, который у вас уже есть. Это означает повторное использование как можно большего количества существующих зданий, чтобы избежать выбросов при создании новых материалов.Вместо того, чтобы просто сносить старое здание, его можно аккуратно разобрать, чтобы, например, его кирпичи можно было сохранить и использовать заново. Точно так же стальные балки, которые нельзя использовать снова, следует переплавить и превратить в новые. «Мы действительно должны наилучшим образом использовать то, что у нас есть», — говорит Смит. «Это действительно центральная часть создания более устойчивой среды».

4 шага в строительстве дома с нейтральным выбросом углерода

Дом с нулевым выбросом углерода (также известный как дом с нулевым выбросом углерода или нулевым выбросом) — это самодостаточный дом, который производит такое же количество возобновляемой энергии, что и расходует, таким образом создавая нулевые выбросы углерода.

Эти тщательно продуманные дома не только хороши для окружающей среды, но и отлично подходят для вашего набедренного кармана, так как избавляют от счетов за электричество, газ и другие бытовые услуги.

Некоторым стоимость строительства дома с нулевым выбросом углерода может показаться слишком высокой, поскольку она увеличивает стоимость проекта. Однако дом — это долгосрочное вложение, и эти первоначальные затраты будут окупаться снова и снова в ближайшие годы. Фактически, недавние расчеты Ассоциации альтернативных технологий показывают, что солнечные панели (важный элемент автономного дома) окупаются за 2-6 лет, в зависимости от того, где вы находитесь в Австралии.После этого все — прибыль.

Тем не менее, дом с нейтральным выбросом углерода — это не только солнечные батареи. Итак, как мы можем защитить наши дома от будущего с помощью строительства с нулевым уровнем выбросов?

Тщательная ориентация дома во Франклинфорде позволяет солнечному свету проникать внутрь, когда он больше всего нужен.

1. ОРИЕНТАЦИЯ
Покупка незапланированного дома может быть заманчивой, однако они не подходят для вашего индивидуального местоположения и, следовательно, могут привести к плохой ориентации. Свет, жара и ветерок влияют на каждый объект по-разному, а это означает, что дом, в котором не учитывается ваш участок, может почти не поглощать солнечный свет зимой и очень много — летом.
Поработайте с архитектором, который спроектирует ваш дом специально для вашего участка, чтобы обеспечить пассивное отопление и охлаждение. Это означает, что конструкция будет использовать преимущества прохладного бриза летом и северного солнца зимой, сводя к минимуму, а в некоторых климатических условиях устраняя необходимость в искусственном обогреве и охлаждении. Пассивный дизайн также будет использовать естественный солнечный свет, поэтому вы не зависите от искусственного (и отводящего энергию) света.
2. ПРОИЗВОДИТ СОБСТВЕННУЮ (ЧИСТУЮ) СИЛУ
Создавайте чистую электроэнергию с помощью стратегически расположенных солнечных батарей.Когда дело доходит до оценки того, сколько энергии вам понадобится, имейте в виду, что ваши потребности в энергии для новой постройки будут отличаться от старых, в зависимости от применения методов пассивного дома, новой планировки / размера и потенциальных новых устройств. Если вы оживляете свой новый дом с помощью Modscape, мы можем помочь вам с этими расчетами.
В Австралии самый высокий средний уровень солнечной радиации на квадратный метр среди всех континентов мира, так что используйте ее по максимуму. Благодаря аккумулятору вы также можете сэкономить избыток энергии в менее солнечные месяцы, чтобы вам никогда не пришлось покупать электроэнергию из сети.Узнайте больше о солнечной энергии здесь.
Солнечные батареи в доме Уиллалука, Южная Австралия.
3. ОСОБЕННОСТИ ИЗОЛЯЦИИ
Убедитесь, что в вашем доме используется высококачественная теплоизоляция полов, стен и потолка. Также важно уменьшить утечки воздуха и убедиться, что у вас есть засухоустойчивые уплотнения (Modscape использует структурно изолированные панели (SIP) для изоляции полов и стен со значениями ‘R’ R2,8 и R3,7 соответственно, в то время как потолок с изоляцией из шерстяных ватков со значением «R» R7).Рассматривая изоляцию, также подумайте о подходящих внутренних оконных покрытиях, так как они действуют как изоляция, чтобы тепло не выходило из дома зимой и не проникало в дом летом.
4. ВЫБЕРИТЕ ПОДХОДЯЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
Выбирайте материалы, которые улучшают стратегию пассивного дизайна, такие как окна с двойным или тройным остеклением или низкоэмиссионное стекло (дома Modscape стандартно поставляются с окнами с двойным остеклением, но их можно модернизировать). Согласно Базовому исследованию жилищного строительства в Австралии, окна с двойным остеклением могут снизить потери тепла зимой до 70%, поэтому убедитесь, что ваши окна не будут работать против вас.
Также уменьшите потребность вашего дома, выбрав энергосберегающие приборы. Используйте солнечную горячую воду, выбирайте водные и энергоэффективные приборы, туалеты с низким уровнем смыва, светодиодные лампы, индукционные варочные панели и водонагреватели с тепловым насосом, чтобы снизить потребление без ущерба для вашего образа жизни.
Резервуар для воды в доме Маска в региональном районе Виктория.
БОНУС
Бонус! Выращивайте себе еду на заднем дворе или в саду на крыше (это также помогает с тепловой массой, сохраняя ваш дом теплее зимой и прохладнее летом) и инвестируйте в резервуар для дождевой воды для дополнительной самообеспеченности и даже снижения выбросов углерода.
И не забывайте, что после переезда регулярно отслеживайте производство и потребление энергии, чтобы узнать, есть ли места, которые можно изменить и улучшить. Технологии постоянно развиваются, и наша планета всегда может добиться большего.
Все сборки Modscape специально разработаны для вашего сайта с использованием преимуществ стратегии пассивного дома для создания дома, который потребляет минимально возможное количество энергии. Все варианты, описанные выше, доступны в доме Modscape.Чтобы узнать, посетите раздел «контакты» на нашем веб-сайте.
Если вам понравилась эта статья, вам также могут понравиться:
Автономная жизнь в Австралии — практические решения для более экологичного образа жизни
5 способов повысить устойчивость вашего нового модульного дома
Использование солнечных жалюзи для более экологичного дома
Углеродный след от использования энергии в домашних хозяйствах в Соединенных Штатах
Значимость
В этом исследовании используются данные о 93 миллионах индивидуальных домов для проведения наиболее полного исследования выбросов парниковых газов в результате использования энергии в жилищном секторе в Соединенных Штатах.Мы предоставляем общенациональные рейтинги углеродоемкости домов в штатах и почтовых индексах и предлагаем корреляцию между достатком, площадью и выбросами. Сценарии демонстрируют, что этот сектор не может достичь цели Парижского соглашения до 2050 года только за счет декарбонизации производства электроэнергии. Достижение этой цели также потребует широкого портфеля энергетических решений с нулевым уровнем выбросов и изменения поведения, связанного с жилищными предпочтениями. Чтобы поддержать политику, мы оцениваем уменьшение площади пола и увеличение плотности, необходимое для создания низкоуглеродных сообществ.
Abstract
На использование энергии в жилых домах приходится примерно 20% выбросов парниковых газов (ПГ) в США. Используя данные о 93 миллионах индивидуальных домохозяйств, мы оцениваем эти парниковые газы по всей территории Соединенных Штатов и уточняем соответствующее влияние климата, достатка, энергетической инфраструктуры, городской формы и характеристик зданий (возраст, тип жилья, топливо для отопления) на формирование этих выбросов. Рейтинг по штатам показывает, что выбросы парниковых газов (на единицу площади) самые низкие в западных штатах США и самые высокие в центральных штатах.У более богатых американцев следы на душу населения на ~ 25% выше, чем у жителей с низкими доходами, в первую очередь из-за более крупных домов. В особенно богатых пригородах эти выбросы могут быть в 15 раз выше, чем в близлежащих районах. Если электросеть будет декарбонизирована, то жилищный сектор сможет достичь цели по сокращению выбросов на 28% к 2025 году в соответствии с Парижским соглашением. Однако декарбонизации сети будет недостаточно для достижения цели по сокращению выбросов на 80% к 2050 году из-за растущего жилищного фонда и продолжающегося использования ископаемых видов топлива (природного газа, пропана и мазута) в домах.Достижение этой цели также потребует глубокого переоснащения энергетики и перехода на распределенные низкоуглеродные источники энергии, а также сокращения жилой площади на душу населения и зонирования более плотных поселений.
Примерно 20% выбросов парниковых газов (ПГ), связанных с энергетикой, в США приходится на отопление, охлаждение и электроэнергию в домашних хозяйствах (1). Если рассматривать страну, эти выбросы будут считаться шестыми по величине источниками выбросов парниковых газов в мире, сравнимыми с Бразилией и больше, чем с Германией (2). К 2050 году Соединенные Штаты добавят примерно 70–129 миллионов жителей (3) и 62–105 миллионов новых домов (4).Хотя дома становятся более энергоэффективными, потребление энергии домашними хозяйствами в США и связанные с ними выбросы парниковых газов не сокращаются из-за демографических тенденций, расширения использования информационных технологий, цен на электроэнергию и других факторов спроса (5, 6).
Отсутствие прогресса подрывает существенное сокращение выбросов, необходимое для смягчения последствий изменения климата (7). Средняя продолжительность жизни американского дома составляет около 40 лет (8), что создает проблемы, учитывая необходимость быстрой декарбонизации. Это делает важные решения во время проектирования и строительства, такие как размер, системы отопления, строительные материалы и тип жилья.В Соединенных Штатах слияние политик после Второй мировой войны помогло переселить большую часть населения в разросшиеся пригородные домохозяйства (9, 10) с потреблением энергии и сопутствующими парниковыми газами намного выше среднемирового уровня (11). Без решительных действий эти дома будут оставаться в «углеродной блокировке» на десятилетия вперед (12, 13).
Несмотря на срочность, принципиальные вопросы остаются без ответа. Исследователям не хватало общенациональных данных об уровне зданий, необходимых для определения штатов с наиболее энергоемким и углеродоемким жилищным фондом.Учитывая их автономию в разработке энергетической политики и строительных норм, власти штата и местные власти сочли бы это особенно полезным. Не совсем понятно, как выбросы энергии в домохозяйствах различаются в зависимости от группы доходов, но это важно, учитывая быстро меняющуюся демографию городов и пригородов США (14). Исследования традиционно были сосредоточены на географически ограниченных случаях (15⇓ – 17) или сосредоточенных выбросах энергии зданиями с другими конечными видами использования в учете углерода (18, 19). Наконец, влияние построенной формы — пространственные отношения между зданиями — и выбросы исследовалось только для нескольких городов США (20, 21).
Неполная диагностика факторов, влияющих на выбросы, мешает нашему пониманию необходимых преобразований для решения проблемы углеродного захвата. Могут ли населенные пункты с низкой плотностью населения в Соединенных Штатах достичь долгосрочных целей по смягчению последствий изменения климата для использования энергии в зданиях, если электрическая сеть декарбонизируется? Если нет, то какие дополнительные меры (например, модернизация энергетики и замена ископаемого топлива в домашних условиях) потребуются? Должны ли будущие низкоуглеродные сообщества состоять из домов меньшего размера, построенных в населенных пунктах с высокой плотностью населения?
Чтобы ответить на эти вопросы, мы использовали данные на уровне зданий для оценки выбросов парниковых газов в ~ 93 миллионах домов в прилегающих к нему Соединенных Штатах (78% от общего количества по стране).Используя информацию на уровне домохозяйств о возрасте здания, закрытой площади, типе жилья и топливе для отопления, мы оценили влияние климата, дохода, формы здания и электросети во многих масштабах с использованием регрессионных моделей, полученных из национальной энергетической статистики. Затем мы смоделировали четыре сценария, чтобы проверить, могут ли различные технологические переходы достичь целей Парижского соглашения на 2025 и 2050 годы.
Мы обнаружили, что как потребление энергии в домашних хозяйствах, так и выбросы на квадратный метр сильно различаются по стране, главным образом, из-за спроса на тепловую энергию и топлива, используемого для производства электроэнергии («структура сети»).Анализ на уровне почтовых индексов показывает, что доход положительно коррелирует как с потреблением энергии на душу населения, так и с выбросами, наряду с тенденцией к увеличению благосостояния и жилой площади. Анализ городов и микрорайонов подчеркивает экологические преимущества более плотных поселений и степень, в которой углеродоемкие электрические сети противодействуют этим преимуществам.
Выбросы энергии в жилых домах возникают в результате сочетания факторов экономики, городского дизайна и инфраструктуры. Наши исследовательские модели, основанные на сценариях, показывают, что для значимого сокращения выбросов в жилых домах потребуется одновременная декарбонизация энергосистемы, модернизация энергоснабжения и сокращение использования топлива в домашних условиях.Сценарии также предполагают, что для создания нового строительства с низким уровнем выбросов углерода потребуются дома меньшего размера, чему можно способствовать за счет более плотных поселений. Эти результаты имеют значение как для США, так и для других стран.
Результаты
Энергия и интенсивность парниковых газов в состояниях.
В существующей литературе исследуется использование энергии в жилищах на душу населения и на домохозяйство в Соединенных Штатах (22, 23). Однако неясно, зависит ли эффективность от количества людей в семье, площади пола, характеристик здания или других факторов.Мы используем большие выборки жилищного фонда каждого штата (от n ∼ 10 ⁵ до 10 ⁷) для оценки энергопотребления и соответствующих выбросов парниковых газов на квадратный метр жилого фонда в прилегающих к нему Соединенных Штатах (далее «энергоемкость») и «интенсивность парниковых газов»). В нашем анализе «дом» может быть зданием, состоящим только из одного домохозяйства (отдельные односемейные домохозяйства и мобильные дома) или отдельной единицей в здании, содержащем несколько домохозяйств (многоквартирные дома, двухквартирные дома / дуплексы, таунхаусы).Показатели интенсивности дают четкое представление о состоянии жилищного фонда каждого штата, независимо от демографических различий и предпочтений по размеру жилья. Мы обнаружили, что климат и, в меньшей степени, возраст здания зависят от энергоемкости, тогда как энергетическая инфраструктура сильно влияет на интенсивность парниковых газов (рис. 1 A и B ).
Рис. 1.
Энергетическая и парниковая нагрузка домов в 2015 г. по штатам США. ( A ) Энергоемкость домохозяйства, выраженная в киловатт-часах на квадратный метр (кВтч / м ²) по штатам ( Верхний ).( Нижний ) Диаграммы рассеяния показывают корреляции энергоемкости с годовой суммой среднесуточных отклонений от ∼18 ° C (65 ° F), градусо-дней ( Левый ) ( n = 49, P значение = 4,4 e -16, r = 0,87) и средний год постройки ( справа ) ( n = 49, P <5,6 e -10, r = -0,75). ( B ) Интенсивность выбросов парниковых газов в домохозяйстве, выраженная в килограммах CO ₂ -эквивалентов на квадратный метр (кг CO ₂ -э / м ²) по штатам ( Верхний ).Диаграммы рассеяния, показывающие его корреляцию с энергоемкостью домохозяйства ( слева, ) ( n = 49, P = 0,002, r = 0,43) и углеродоемкостью электрической сети ( справа ) ( n = 49 , P = 5,2 e -12, r = 0,80).
Основываясь на наших моделях, средний дом в США потреблял 147 киловатт-часов на квадратный метр (кВтч / м ²) в 2015 году, что соответствует 143–175 кВтч / м ² из национальной жилищной статистики энергетики (24).Оценки отдельных штатов согласуются с энергетическими обследованиями зданий и инженерными моделями ( SI Приложение , Таблица SI-25). Климат, измеряемый годовой суммой среднесуточных отклонений от ∼18 ° C (65 ° F) («градус-дни»), тесно коррелирует с энергоемкостью домохозяйства ( r = 0,87) (рис. 1 A , Нижний левый ). Это согласуется с данными о тепловом кондиционировании, на которые приходится наибольшая доля потребления энергии домохозяйствами в США (25), и с другими общенациональными анализами (22, 23).Состояния в теплых или мягких регионах имеют низкую энергоемкость, тогда как энергоемкость в холодных северо-центральных и северо-восточных штатах заметно выше (Рис. 1 A , Верхний и SI Приложение , Таблица SI-30). В трех самых энергоемких штатах в 2015 году было одно из самых высоких показателей количества дипломных дней: Мэн, Вермонт и Висконсин. У трех наименьших — Флориды, Аризоны и Калифорнии — одни из самых низких учебных дней.
Учитывая продолжающееся принятие жилищных энергетических кодексов (26, 27), которые устанавливают базовые требования к энергоэффективности домов, мы прогнозируем, что штаты с более новым жилищным фондом будут использовать меньше энергии.Действительно, средний год постройки здания отрицательно коррелирует с энергоемкостью ( r = -0,80) (Рис. 1 A , справа внизу ), что согласуется с данными национальной статистики ( SI Приложение , Таблица SI- 29). Взаимосвязь между возрастом здания и энергоемкостью ослабляется из-за дизайнерских предпочтений, которые увеличивают потребление энергии в новых домах, таких как более высокие потолки (28).
Мы оцениваем средние выбросы парниковых газов в США как 45 кг CO ₂ -эквивалентов на квадратный метр (CO ₂ -э / м ²), что почти идентично национальным энергетическим счетам (47 кг CO ₂ -э / м ²) ( SI Приложение , Таблица SI-26).Хотя интенсивность парниковых газов и энергоемкость положительно коррелируют ( r = 0,43), между ними существуют значительные различия между некоторыми состояниями (рис. 1 B , нижний левый ). Сравнение рисунков 1 A и B показывает, что энергия и интенсивность парниковых газов совпадают в некоторых западных и северо-центральных штатах, таких как Калифорния (низкий уровень кВтч / м ², низкий кг CO ₂ -э / м ²) и Иллинойс (высокий кВтч / м ², высокий кг CO ₂ -э / м ²), но эти меры не согласованы в других штатах, таких как Миссури (средний кВтч / м ², очень высокий кг CO ₂ -э / м ²) и Вермонт (очень высокий кВтч / м ², средний кг CO ₂ -э / м ²) ( SI Приложение , таблица СИ-30).
Сильная корреляция между углеродоемкостью электросети, снабжающей штат, и интенсивностью выбросов парниковых газов в домохозяйстве ( r = 0,80) может объяснить эти аномалии (рис. 1 B , внизу справа) . Производство электроэнергии с интенсивным выбросом парниковых газов может свести на нет преимущества низкой энергоемкости домашних хозяйств. Например, Флорида имеет низкую энергоемкость (97 кВтч / м ²), но среднюю интенсивность парниковых газов (45 кг CO ₂ -э / м ²). В Миссури средняя энергоемкость домохозяйства (165 кВтч / м ²) сочетается с высокой углеродоемкостью центральной сети независимого системного оператора Мидконтинента (0.74 кг CO ₂ -э / кВтч по сравнению с 0,48 кг CO ₂ -э / кВтч на национальном уровне) для производства домохозяйств с наиболее интенсивным выбросом парниковых газов (69 кг CO ₂ -э / м ²) в страна. В государствах с широким использованием углеродоемких видов топлива для отопления, таких как Мэн, где ∼2/3 домашних хозяйств отапливается мазутом (29), уменьшаются преимущества низкоуглеродных сетей.
Выбросы на душу населения в США.
Выборки жилищного фонда на уровне штата подходят для оценки энергоемкости и углеродоемкости, но большие совокупные данные скрывают неоднородность в достатке, жилищном фонде и формах поселений.Чтобы понять связь между доходом, характеристиками зданий, плотностью населения (человек / км ²) и индивидуальным бременем парниковых газов, мы оценили выбросы энергии в домохозяйстве на душу населения для 8 858 почтовых индексов на всей территории Соединенных Штатов.
Использование энергии в жилых домах в США производит 2,83 ± 1,0 т CO ₂ -эквивалентов на душу населения (т CO ₂ -э / чел.), Что соответствует 3,19 т CO. статистика энергетики (1) ( SI Приложение , Таблица SI-27).По почтовым индексам выбросы ПГ на душу населения варьируются от 0,4 т CO ₂ -e / cap до 10,8 т CO ₂ -e / cap с межквартильным диапазоном 1,2 т CO ₂ -e / cap ( SI Приложение , рис. СИ-5).
Мы сравниваем выбросы парниковых газов для почтовых индексов с высоким и низким доходом, используя федеральные пороги бедности (30). Жители с высокими доходами выбрасывают в среднем на ~ 25% больше парниковых газов, чем жители с низкими доходами (рис. 2 A ). В энергетических моделях учет на стороне потребления обнаружил аналогичные связи с использованием данных о расходах энергии (19) и с использованием дохода в качестве объясняющей переменной (18).Данные на уровне зданий позволили уловить характеристики жилья, обеспечиваемые достатком — большую площадь пола, доступ к более старым, устоявшимся районам — при сохранении эндогенного дохода для нашей модели. Мы обнаружили сильную положительную корреляцию (0,57) между доходом на душу населения и площадью на душу населения (FAC) (m ² / cap) (Рис. 2 B ). Тенденция к совместному увеличению благосостояния и FAC является ключевым фактором выбросов для более состоятельных домохозяйств. Несмотря на различия в климате, структуре сетей и характеристиках зданий в нашей выборке, доход положительно коррелирует как с потреблением энергии в жилищах на душу населения ( r = 0.33) и связанных с ними ПГ ( r = 0,16) ( SI Приложение , рис. SI-6). Анализ по штатам, который частично учитывает изменения климата, сети и строительного фонда, усиливает эту корреляцию, как показано на примере всех 48 состояний ( SI, приложение , таблица SI-31) и четырех репрезентативных (рис. 2 C ) .
Рис. 2.
Влияние дохода на жилую площадь и выбросы энергии домохозяйствами. ( A ) Коробчатые диаграммы выбросов на душу населения в домохозяйствах, классифицируемых как высокодоходные ( n = 7 141) или низкие ( n = 1717) в соответствии с пороговыми значениями бедности 2015 г., установленными Министерством жилищного строительства и городского развития США.Выбросы не показаны, но включены в расчет средних значений (красные линии). (95% ДИ: 0,52–0,62, P <2,2 e -16, t test) ( B ) График разброса дохода на душу населения по отношению к жилой площади на душу населения. Доход отложен на натуральной логарифмической оси ( n = 8,858, P <2,2 e -16, r = 0,57). ( C ) Диаграммы рассеяния дохода на душу населения по отношению к выбросам на душу населения для штата Иллинойс ( Верхний левый угол ) ( n = 101, P = 3.05 e -10, r = 0,58), Огайо ( Верхний правый ) ( n = 364, P <2,2 e -16, r = 0,58), Аризона ( Нижний Слева ) ( n = 178, P <2,2 e -16, r = 0,72) и Техас ( n = 574, P <2,2 e -16, r = 0,55).
Существует множество литературы, демонстрирующей энергетические преимущества зданий и связанные с ними углеродные преимущества высокой плотности населения (18, 31, 32).Наши результаты также подчеркивают влияние плотности на жилую площадь и выбросы парниковых газов от энергии. Для всех почтовых индексов ( SI, приложение , рис. SI-7) и в большинстве штатов увеличение плотности населения ассоциируется с уменьшением FAC и интенсивности парниковых газов ( SI, приложение , таблица SI-31). Плотность населения (человек / км ²) отрицательно коррелирует как с FAC ( r = -0,19), так и с выбросами парниковых газов на душу населения ( r = -0,29) по всем почтовым индексам. Наш анализ подтверждает связь ПТ-плотность и ее влияние на энергию, отмеченное с использованием региональных данных (33).Различия в интенсивности ПГ между почтовыми индексами, вероятно, отражают различия в климате, характеристиках зданий и углеродоемкости электрической сети, так что общая взаимосвязь между плотностью и выбросами ослабляется. Анализ отдельных штатов показывает силу взаимосвязи между плотностью и парниковыми газами, представленную Иллинойсом ( r = -0,76), Калифорнией ( r = -0,52) и Джорджией ( r = -0,44). Заметным исключением является Нью-Йорк ( r = 0.50), который имеет положительную корреляцию между плотностью и интенсивностью парниковых газов, вероятно, потому, что в Большом Нью-Йорке есть углеродно-интенсивная электрическая сеть (34).
Доходы, форма постройки и выбросы в городах.
Хотя результаты на уровне почтовых индексов показывают, что плотность и FAC влияют на выбросы парниковых газов на душу населения, они не показывают, как они пространственно различаются в городах США, где проживает примерно 80% американцев (35). Более того, плотность не является городской формой (33), что затрудняет определение того, как выглядят районы с низким уровнем выбросов углерода (например,г., многоэтажки, таунхаусы) только с этим мероприятием. Мы пространственно распределяем наши результаты для двух городов, чтобы увидеть, как взаимодействие дохода, строительной формы и энергетической инфраструктуры распределяет выбросы по городским ландшафтам. Мы сосредотачиваемся на двух крупных столичных статистических областях (MSA), которые во многих отношениях противоречат архетипам многих городов США. Бостон-Кембридж-Куинси (население в 2015 году: 4 694 565 человек) имеет холодный климат, имеет моноцентрическую городскую форму и состоит в основном из старых зданий. Лос-Анджелес-Лонг-Бич-Анахайм (население в 2015 году: 13 154 457 человек) (8) находится в мягком климате с полицентричной планировкой и новым жилым фондом (после 1950 года).
Наша модель оценивает выбросы на душу населения как 1,67 т CO ₂ -e / cap / a в Лос-Анджелесе и 2,69 т CO ₂ -e / cap / a в Бостоне. Анализ «квартальных групп» переписи (∼1 500 жителей), заменяющих кварталы, выявляет существенные различия внутри города. Для начала мы сосредоточимся на группах блоков с очень высокими и очень низкими выбросами на душу населения, чтобы изолировать факторы, вызывающие выбросы ( SI Приложение , Таблица SI-32).
Районы с высоким уровнем выбросов — это в первую очередь люди с высоким или очень высоким уровнем дохода.Напротив, для обоих городов 14 из 20 кварталов с самыми низкими выбросами находятся ниже порога бедности. Разница в выбросах между соседними районами с высоким и низким доходом иногда приближается к коэффициенту 15. Для обоих городов мы обнаруживаем гораздо более высокие ППВ и более низкую плотность населения в районах с самыми высокими выбросами. Сравнение парниковых газов в богатых Беверли-Хиллз, Лос-Анджелес и Садбери, Массачусетс, с низкими доходами Южно-Центральная, Лос-Анджелес и Дорчестер, Бостон, подчеркивает влияние построенной формы ( SI Приложение , рис.СИ-8). И Беверли-Хиллз, и Садбери — это районы разрастания пригородов: очень большие отдельно стоящие дома, изолированные на больших участках. Беверли-Хиллз демонстрирует высокую площадь основания зданий, что часто связано с более высокой плотностью и более низким уровнем выбросов парниковых газов (32), но дома настолько велики, что выбросы на душу населения выше, чем в Садбери, несмотря на благоприятный климат и менее углеродоемкую сеть. Дорчестер и Южно-Центральный Лос-Анджелес определенно являются городскими: небольшие участки, однообразные здания и высокая площадь застройки.В застроенной форме преобладают отдельно стоящие и двухквартирные домохозяйства, некоторые единицы разделены на квартиры с низким коэффициентом полезного действия. Таким образом, кварталы с низким уровнем выбросов углерода не обязательно должны быть непрерывными многоквартирными домами, как многие районы Бостона с низким уровнем выбросов.
Две СУО демонстрируют различное пространственное распределение выбросов на душу населения (рис. 3 A и B ). Несмотря на полицентричную городскую форму, выбросы на душу населения в Лос-Анджелесе моноцентричны в пространстве с самыми высокими выбросами на гористой западной стороне Лос-Анджелеса (рис.3 A , Правый ). В этот район входят все 10 кварталов с самыми высокими выбросами парниковых газов на душу населения. Другие выявили общую тенденцию к увеличению выбросов в пригородах по сравнению с центральными городами США (18). Отрицательная корреляция между выбросами на душу населения и расстоянием до центра города (рис. 3 A , нижний левый угол ) показывает, что это может не иметь места для постмодернистских городов, таких как Лос-Анджелес. Относительно равномерное распределение населения играет роль (Рис. 3 A , Средний левый ), но более важным является высокий процент угля в электросетях, снабжающих город, по сравнению с использованием угля для электричества в отдаленных районах MSA. (37% vs.6%) (36). В Бостонском MSA выбросы на душу населения выше в пригородах, чем в самом городе (рис. 3 B , справа ). Эти выбросы увеличиваются более последовательно с удалением от центра города, чем в Лос-Анджелесе (рис. 3 B , нижний левый угол ). Такое распределение выбросов на душу населения согласуется с классической моноцентрической городской формой плотного ядра, окруженного обширными пригородами.
Рис. 3.
Углеродный след от бытового использования энергии в Лос-Анджелесе и Бостоне.( A ) Карта выбросов на душу населения в Лос-Анджелесе. Диаграммы рассеяния показывают взаимосвязь между выбросами на душу населения и доходом ( Верхний ) ( n = 6800, P <2,2 e -16, r = 0,55), плотность ( Средний ) ( n = 6800, P <2,2 e -16, r = -0,15) и расстояние от центра города ( Нижний ) ( n = 6,800, P <2,2 e -16, r = -0.16). ( B ) Карта выбросов на душу населения в Бостоне. Диаграммы рассеяния показывают взаимосвязь между выбросами на душу населения и доходом ( Верхний ) ( n = 3079, P <2,2 e -16, r = 0,54), плотность ( Средний ) ( n = 3079, P <2,2 e -16, r = -0,49) и расстояние от центра города ( Нижний ) ( n = 3,079, P <2,2 e -16, r = 0.20). Доход и плотность отложены на натуральных логарифмических осях. Диаметр круговой диаграммы пропорционален общему количеству выбросов.
Отрицательная корреляция между плотностью населения и выбросами на душу населения сильнее в Бостонском MSA ( r = -0,49), чем в MSA Лос-Анджелеса ( r = -0,16). Высокая углеродоемкость энергосистемы центральной части Лос-Анджелеса противодействует энергетическим преимуществам компактной городской формы (18, 37). Например, выбросы на душу населения в Южно-Центральном Лос-Анджелесе вдвое превышают выбросы в низкоуглеродных кварталах MSA, несмотря на аналогичный FAC и застроенную форму ( SI Приложение , Таблица SI-32).Экономия энергии и более низкие выбросы на душу населения в густонаселенном Бостоне более очевидны, потому что различия в углеродоемкости энергосистемы между городом и пригородом менее выражены, чем в Лос-Анджелесе.
В MSA Лос-Анджелеса доход положительно коррелирует с выбросами на душу населения ( r = 0,55) (рис.3 A , верхний левый ) и FAC ( r = 0,59) ( SI Приложение , Рис. СИ-9). Мы находим аналогичную зависимость между доходом и выбросами на душу населения ( r = 0.54) (Рис.3 B , Верхний левый ), но несколько более слабая связь с FAC ( r = 0,41) ( SI Приложение , Рис. SI-9) в Бостонском MSA. На эту корреляцию влияют богатые анклавы из плотных жилых домов, такие как Бикон-Хилл и Бэк-Бэй, прилегающие к центру Бостона. Электроэнергетические предприятия с низким уровнем выбросов углерода, принадлежащие некоторым богатым пригородам, ухудшают соотношение доходов и выбросов (38).
Обсуждение
Результаты предполагают два практических вмешательства для снижения выбросов парниковых газов от бытовой энергетики: 1) сокращение использования ископаемого топлива в домах и при производстве электроэнергии (декарбонизация) и 2) использование модернизации домов для сокращения спроса на энергию и использования топлива в домашних условиях.Мы моделируем четыре сценария (базовый уровень; агрессивная модернизация энергии; декарбонизация сети с помощью агрессивной модернизации энергии; и распределенная низкоуглеродная энергия), чтобы увидеть, позволят ли эти меры существующим домам в Бостоне и Лос-Анджелесе и в Соединенных Штатах в целом достичь Цели Парижского соглашения, которые предусматривают сокращение выбросов по сравнению с уровнями 2005 года на 28% в 2025 году и на 80% в 2050 году (39).
Сценарий 1, базовый уровень, следует тенденциям, изложенным в Ежегодном прогнозе развития энергетики США (EIA) на 2020 год (5, 40, 41).Сценарий 2 «Агрессивная энергетическая модернизация» предполагает более глубокую энергетическую модернизацию дома, происходящую ускоренными темпами. Сценарий 3, декарбонизация сети с помощью агрессивной модернизации энергии, дополняет модернизацию декарбонизацией электрической сети на 80%. Сценарий 4 «Распределенная низкоуглеродная энергия» предполагает усиление распространения низкоуглеродных источников энергии. В таблице 1 подробно описаны эти четыре сценария, а в приложении SI 1 приведены полные описания.
Таблица 1.
Четыре сценария декарбонизации: Сценарии моделируют пути сокращения выбросов парниковых газов для существующих домашних хозяйств в США к 2050 году
Сценарий 1 показывает, что Соединенные Штаты (уровень почтового индекса) могут достичь цели Парижа до 2025 года с учетом текущих тенденций (рис.4 А ). Этот сценарий кажется правдоподобным, учитывая, что углеродоемкость электроэнергетических предприятий упала на ~ 17% в национальном масштабе в период с 2005 по 2015 год ( SI Приложение , Таблица SI-22). Соединенным Штатам вряд ли удастся достичь цели 2050 года, даже при активной модернизации домов и декарбонизации энергосистемы, из-за продолжающегося использования ископаемого топлива в домашних условиях. Сценарий 4 показывает, как это преодолевается многоаспектной стратегией. Печи на природном газе и системы электрического сопротивления по-прежнему отапливают половину домов в США, но тепловые насосы используются в три раза быстрее, чем в сценарии 1, что сокращает потребление электроэнергии и вытесняет топливо.Распределенное низкоуглеродное производство энергии в форме комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) с использованием ископаемого и углеродно-нейтрального топлива, фотоэлектрических и солнечных водонагревателей является заметным явлением, причем около 40% домов используют по крайней мере один из них. технологии ( SI Приложение , Таблица SI-24).
Рис. 4.
Пути к достижению целей Парижского соглашения в 2025 и 2050 годах в области использования энергии в жилищном секторе. Сценарии 1–4 для декарбонизации электросети, модернизации бытовой энергетики и решения проблемы использования топлива в домашних условиях.Сценарий 1: эталонный сценарий прогнозируемых темпов декарбонизации энергосистемы и модернизации домов согласно данным Управления энергетической информации США. Сценарий 2: агрессивная энергетическая модернизация домохозяйств. Сценарий 3: агрессивная модернизация энергоснабжения дома и декарбонизация энергосистемы. Сценарий 4: декарбонизация энергосистемы, агрессивная модернизация энергоснабжения дома и распределенная низкоуглеродная энергия. Результаты получены для 8 588 почтовых индексов в США ( A ), 3079 групп блоков в Бостоне ( B ) и 6 800 групп блоков в Лос-Анджелесе ( C ).
Выбросы на душу населения в Лос-Анджелесе уже ниже целевого показателя в Париже до 2025 года (рис. 4 B ). Город выполняет цель Парижа на 2050 год в сценарии 1 из-за низкого базового спроса на энергию и значительной декарбонизации энергосистемы. Более глубокая декарбонизация и более агрессивная модернизация сокращают выбросы почти вдвое по сравнению с целью Парижа в сценарии 4. Хотя Бостон достигает цели 2025 года в сценарии 1, высокий базовый спрос на энергию и продолжающееся домашнее использование топлива не позволяют городу достичь цели 2050 года, несмотря на значительную сеть декарбонизация (рис.4 С ). Дополнительная декарбонизация сети и агрессивная модернизация не преодолеют этот недостаток в сценариях 2 и 3. В сценарии 4 Бостон достигает цели 2050 года, установив тепловые насосы в 30% домов и используя распределенные низкоуглеродные источники энергии в 40% домов.
Результаты нашего сценария показывают, что существенное сокращение выбросов в жилищном секторе может быть достигнуто в Соединенных Штатах за счет сочетания производственных и потребительских стратегий. Что касается производства, декарбонизация электрических сетей является наиболее важной.Текущие прогнозы предусматривают продолжение замены угля природным газом (26). Для достижения целей Парижа в жилом секторе требуется более полная декарбонизация. Например, в сценарии 4 и относительно базового сценария 2050 года энергосистема включает сокращение использования угля на 86% и увеличение использования возобновляемых источников энергии на 60%. Системы, обеспечивающие ТЭЦ, могут дополнить некоторые из этих сдвигов в сочетании генерации в больших объемах. В сценарии 4 использование когенерации удваивается (42). Стратегии со стороны потребления включают «глубокую» модернизацию энергоснабжения для снижения нагрузки на отопление, охлаждение и освещение.Отдельные дома также могут быть источником низкоуглеродной энергии. Мы включили местные солнечные панели или водонагреватели в одну треть домов в сценарий 4. Эти системы требуют накопления энергии на месте и подключения к сети, чтобы максимизировать их эффективность.
Обновление окон и установка тепловых насосов и солнечных систем требует вложений со стороны домовладельцев. Положительная взаимосвязь между доходом и выбросами предполагает, что американцы с самыми высокими выбросами также находятся в лучшем экономическом положении, чтобы нести эти расходы.Уменьшение углеродного следа домов в США открывает возможности для борьбы с энергетической бедностью (43). По оценкам, для 25 миллионов домохозяйств в США ежегодно счета за электроэнергию заменяют покупку продуктов питания и лекарств (24). Переоборудование домов в районах с низким доходом при финансовой поддержке правительства, возможно, финансируемой за счет углеродных сборов в отдельных отраслях промышленности, может сократить выбросы и счета за электроэнергию. В то время как высокие арендные ставки в районах с низким доходом и связанное с этим несоответствие интересов арендатора и арендодателя препятствуют энергетическому ремонту (44), технический потенциал велик.Например, фотоэлектрические системы на крышах домов являются подходящей технологией для более чем половины жилых домов в районах с низким доходом в Соединенных Штатах (45).
Новые дома нуждаются в энергосбережении (например, окна с низким коэффициентом излучения, изолированные бетонные формы) и в энергосберегающих технологиях отопления и охлаждения, а также в местных источниках с низким содержанием углерода, где это возможно. Достижение цели 2050 года в Париже также требует фундаментальных изменений в построенной форме сообществ. Новые дома должны быть меньше по размеру, при этом FAC в почтовых индексах соответствует целевому показателю 2050 года в сценарии 4, который будет на 10% ниже текущего среднего значения (рис.5 A и SI Приложение , Таблица SI-33). Сокращение FAC еще больше в некоторых штатах, где ожидается значительный рост населения, таких как Колорадо (сокращение на 26%), Флорида (сокращение на 24%), Джорджия (сокращение на 13%) и Техас (сокращение на 14%). Хотя в некоторых штатах сокращение кажется резким, FAC в этих небольших домах аналогичен аналогичному показателю в других богатых странах (22).
Рис. 5.
Встроенная форма и цель Парижского соглашения до 2050 года. Атрибуты районов, соответствующих цели Парижского соглашения в сценарии 4, относительно среднего показателя 2015 г. в каждом штате и двух рассматриваемых городов для FAC ( A ), плотности населения (человек / км ²) ( B ) и процента односемейные дома ( C ).Отсутствие значений указывает на отсутствие разницы между сообществами, достигающими Парижской цели к 2050 году в сценарии 4 и в среднем за 2015 год. Северная Дакота не показана, так как в ней не хватало сообществ, которые соответствовали цели 2050 года в Париже. Результаты для всех сценариев в SI Приложение , Таблицы SI-30–32.
Увеличение плотности населения оказывает понижательное давление на FAC из-за нехватки места, цен на землю и других факторов. Зонирование для более плотных поселений лучше стимулирует небольшие дома с меньшим потреблением энергии, чем дома на одну семью на больших участках.Окрестности, отвечающие цели Париж-2050, были на 53% плотнее в Бостоне, MSA, чем в среднем за 2015 год (рис. 5 B и SI, приложение , таблица SI-34). Это соответствует ∼5000 жителей / км ², что является критическим порогом для энергоэффективности дома в сообществах США (31). Если построены с использованием небольших участков и высокой занимаемой площади, эта плотность достижима за счет сочетания небольших многоквартирных домов и скромных домов на одну семью (например, SI Приложение , Рис. SI-8, Bottom ).На национальном уровне плотность должна увеличиться в среднем на 19% со значительными различиями между штатами. Несмотря на скромность, он требует строительства меньшего количества домов на одну семью (Рис. 5 C и SI Приложение , Таблица SI-35). В сценариях 1–3 предусмотрены более существенные изменения КВС и строительной формы.
Следует отметить, что даже самые высокие оценочные плотности относятся к нижнему пределу диапазона того, что считается жизнеспособным для поддержки общественного транспорта (4). Таким образом, низкоуглеродные дома не обязательно подходят для низкоуглеродных сообществ.Более высокая плотность (и смешанная застройка), вероятно, потребуются для того, чтобы вызвать заметные побочные эффекты, такие как увеличение низкоуглеродного транспорта (18, 32, 46) и связанные с этим экономические, медицинские и социальные выгоды (32, 33).
Реализация этих стратегий должна происходить в разных секторах и в разных масштабах. Для декарбонизации электроэнергетики требуется региональная координация. Глубокая модернизация домашних систем энергоснабжения, вероятно, потребует налоговых льгот и механизмов льготного кредитования. Северо-восток Соединенных Штатов представляет собой пример координации политики: региональные ограничения по выбросам парниковых газов и торговая система приводят к декарбонизации энергосистемы (47), а налоговые льготы стимулируют домовладельцев к постепенному отказу от мазута (48).Обновление практики федерального кредитования и муниципального зонирования, которые давно способствовали расширению пригородов (9), и использование региональных зеленых поясов для ограничения разрастания городов (49) могут способствовать созданию сообществ с низким уровнем выбросов углерода. Планировщики должны использовать естественную синергию между плотностью населения, общественным транспортом и энергетической инфраструктурой (например, централизованным теплоснабжением) при строительстве этих сообществ.
Все эти меры должны осуществляться согласованно. Несмотря на амбициозность, нынешняя форма жилищного фонда США является результатом не только предпочтений потребителей, но и политики, проводимой с 1950-х годов, которая привела к скоординированным действиям между секторами (например,г., финансовые, строительные, транспортные) и масштабы (индивидуальные, муниципальные, государственные, национальные) (9). Точно так же всплеск крупномасштабных проектов Ассоциации общественных работ (например, плотины Гувера) в рамках Нового курса в 1930-х и 1940-х годах фундаментально сформировал структуру энергетического сектора США. Учитывая эту историю, вполне вероятно, что концентрированные усилия могут позволить жилому сектору США достичь целей Парижского соглашения.
Материалы и методы
Подготовка данных.
Данные на уровне зданий были взяты из CoreLogic (50), базы данных стандартизированных записей налоговых инспекторов по ~ 150 миллионам земельных участков в США.Мы использовали версию данных начала 2016 года, охватывающую жилищный фонд США в 2015 году. Эти данные содержат ключевую информацию для оценки энергопотребления каждого домохозяйства: широта и долгота здания, год постройки, землепользование, тип жилья (отдельно стоящее, двухквартирное, квартира, мобильный дом), термически кондиционируемая площадь пола (далее «площадь»), количество квартир и топливо для отопления. Топливо для отопления описывает 35 распространенных систем отопления и топливных комбинаций (см. SI, приложение , таблица SI-5).Мы использовали данные для 92 620 556 домашних хозяйств в США на прилегающих территориях Соединенных Штатов (исключая Аляску, Гавайи и территории США), что эквивалентно 78,4% от общего числа предполагаемых единиц жилья в США в 2015 году (24).
Данные CoreLogic включают жилые, коммерческие, производственные и другие типы зданий. Мы изолировали жилые дома, используя землепользование и тип здания в качестве фильтров (см. SI Приложение , Таблица SI-1). Мы исключили институциональные жилища (например, общежития, тюрьмы), поскольку они не отражают место проживания большинства американцев и представляют собой переходные жизненные ситуации.Мы удалили записи, в которых не указаны год постройки, местоположение или площадь. Мы также удалили записи с необоснованно большими или маленькими площадями с учетом характеристик жилья в США (см. SI, приложение , рис. SI-1 и таблицу SI-2). Мы проверили данные по многоквартирным домам, чтобы убедиться, что количество квартир, площадь на квартиру и общая площадь здания согласованы и находятся в разумных пределах. Время от времени мы оценивали количество квартир в здании, что увеличивало первоначальные 83 317 764 единиц полезного использования до 92 620 556 единиц.Мы восполнили недостающие виды топлива для отопления помещений, используя данные Американского жилищного исследования (AHS) (51). Мы назначили топливо для водяного отопления вероятностно на основе топлива для обогрева помещения и местоположения домохозяйства. SI Приложение 1 описывает все этапы предварительной обработки данных.
Модель использования энергии и парниковых газов.
Мы оценили общий спрос на топливо и электроэнергию для каждого домохозяйства в 2015 году с использованием регрессионных моделей, полученных из обследования потребления энергии в жилищном секторе (RECS), проведенного Управлением по энергетической информации США за 2015 год (24).Исходными данными были атрибуты на уровне зданий, климатические данные на уровне округа (52), цены на топливо на уровне штата (53⇓ – 55) и электричество (56), а также статус города и деревни (8). Мы провели 10 симуляций Монте-Карло, чтобы проверить влияние неопределенности параметров и вероятностного распределения топлива. SI Приложение, Приложение 1: Методологические подробности подробно описывает все источники данных для оценки и модели энергии и парниковых газов.
Для расчета отопления помещений и нагрева воды мы разработали 10 моделей, охватывающих потребление электроэнергии, природного газа, мазута, жидкого пропана и других видов топлива (например,г., дрова, уголь). Мы разработали две дополнительные модели электричества для охлаждения помещений и нетеплового использования (например, бытовые приборы и бытовая электроника). По форме модели были логлинейными. SI Приложение , таблицы SI-6–17 детализируют коэффициенты модели и статистику. Соответствующие модели были назначены на основе площади каждого дома и топлива для нагрева воды. Мы сделали приоритетными данные из CoreLogic, при необходимости заменив их данными из AHS. AHS считает дома, использующие уголь, пропан, дрова, солнечную энергию, природный газ, электричество или другие виды топлива в каждой группе блоков.Каждая модель запускает вероятностно назначенные виды топлива для отопления помещений и воды для домохозяйств по мере необходимости. Это минимально повлияло на результаты агрегированной модели ( SI, приложение , таблица SI-28).
Мы преобразовали топливо в выбросы, используя коэффициенты EIA (57), а электричество в выбросы (включая потери в линиях), используя данные eGrid Агентства по охране окружающей среды США (34). Мы провели субдискретизацию инженерных сетей в Бостонском штате MSA и Лос-Анджелесе, чтобы зафиксировать пространственные изменения в покрытии электрической сети (58). Интенсивность парниковых газов для электрических сетей Лос-Анджелеса была взята из энергетического атласа Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (20) и указана на этикетках с раскрытием информации о мощности, в то время как для сетей Бостона была указана информация на этикетках с указанием информации о мощности. SI Приложение , Таблица SI-20 показывает сетки и интенсивности углерода. Мы исключили выбросы от добычи и переработки топлива, которые примерно одинаковы (8–11%) на всей территории Соединенных Штатов (16).
Анализ результатов.
Модель оценки энергии и парниковых газов для индивидуальных домов. Мы оценили энергоемкость и интенсивность выбросов парниковых газов для каждого штата, разделив расчетную используемую энергию и выбросы парниковых газов на общую площадь в выборке каждого штата. Мы оценили тонны эквивалента CO ₂ на душу населения в год путем деления общего количества парниковых газов для каждого почтового индекса или группы кварталов на численность населения 2015 года (8).Чтобы уменьшить недооценку, мы исключили почтовые индексы и группы блоков с отсутствием более 10%. Мы исключили небольшие выборки (<100 жителей или <200 домов) для контроля выбросов, и мы удалили области с m ² на человека в нижнем и верхнем процентилях, поскольку высокие и низкие значения указывают на ненадежные оценки населения или площади. Наша последняя подвыборка включала 8 858 почтовых индексов США (охватывающих около 60 000 000 домохозяйств и половину населения США), 3 079 блочных групп в Бостоне MSA и 6 800 блочных групп в Лос-Анджелесе.В двух MSA точечные данные по CO ₂ тонна / шапка пространственно интерполируются с использованием многоуровневых b-сплайнов с пространственным разрешением 30 м (пороговая ошибка = 0,001) (59).
Министерство жилищного строительства и городского развития США устанавливает критерии для домохозяйств с «низким доходом», «очень низким доходом» и «чрезвычайно низким доходом» в каждом округе США в 2015 году в соответствии со средним доходом домохозяйства и количеством членов домохозяйства (30 ). Мы обозначили почтовый индекс как низкий доход, если его средний доход падает ниже порога «низкого дохода», установленного для среднего числа людей в семье в этом почтовом индексе.
Сценарии.
Было протестировано четыре сценария, смогут ли декарбонизация сети, модернизация энергоснабжения и распределенные низкоуглеродные энергетические системы соответствовать целям Парижского соглашения для существующих домов в США. Соединенные Штаты обязались сократить выбросы парниковых газов на 28% к 2025 году и на 80% к 2050 году по сравнению с уровнями 2005 года (39). Для бытовой энергетики это соответствует 2,64 т CO ₂ -э / кап в 2025 году и 0,65 т CO ₂ -э / кап в 2050 году. Сценарии исключали выбросы, связанные с производством и внедрением технологий, необходимых для реализации этих переходов.Хотя к 2050 году он может стать значительным, мы также исключили электроэнергию, используемую для зарядки электромобилей, которая относится к транспортному сектору.
Все сценарии учитывают прогнозируемое уменьшение количества дней в градусах тепла и увеличение дней в градусах похолодания из-за изменения климата. Прогнозы изменения климата основаны на «Репрезентативной траектории концентраций 4.5», согласно которой к 2100 году средняя глобальная температура повысится на 1,8 ° C (60). Различия в темпах внедрения технологий, эффективности и сроках службы, интенсивности электрических сетей и улучшениях изоляции зданий в сценариях 1–3 взяты из Ежегодного прогноза развития энергетики на 2020 год (40).Сценарий 4 предусматривает повышение уровня проникновения высокоэффективного бытового оборудования для обогрева и охлаждения, более агрессивную модернизацию для улучшения теплоизоляции зданий и более широкое развертывание распределенной низкоуглеродной генерации энергии в соответствии с Парижским соглашением 2050 года. SI Приложение 1 содержит дополнительные сведения о сценариях.
Сценарий 1: Исходный уровень.
Электрические сети декарбонизируются с той же скоростью, что и прогнозируемый в базовом сценарии Годового прогноза развития энергетики на 2020 год.Оборудование для обогрева и охлаждения помещений, а также водонагреватели в каждом доме списываются со скоростью, соответствующей среднему сроку службы, оцененному EIA, таким образом, чтобы окончательная рыночная доля различных технологий в модели соответствовала прогнозам Annual Energy Outlook 2050. Установленное оборудование имеет прогнозируемую среднюю рыночную эффективность для данной технологии на момент установки (61). Энергопотребление, рассчитанное с использованием 12 регрессионных моделей, было скорректировано с использованием соответствующего коэффициента эффективности из литературы.Мы предполагаем, что потребление электроэнергии в бытовой электронике будет умеренным (1,1% в год), но это в значительной степени компенсируется более эффективным освещением и бытовой техникой. Более широкое внедрение оборудования для кондиционирования воздуха в жилом фонде США из-за изменения климата было оценено с использованием эмпирических соотношений между прогнозируемыми днями охлаждения и проникновением кондиционирования воздуха в городах США (62). Обшивка зданий модернизируется в соответствии с Международным кодексом энергосбережения (40) со скоростью 1,1% в год по всему жилому фонду, что обеспечивает снижение потребности в отоплении на 30% и снижение нагрузки охлаждения на 10% для домов до 2015 г. Базовый показатель на 2015 год.
Сценарий 2: Модернизация агрессивной энергетики.
Этот сценарий подчеркивает декарбонизацию за счет более эффективных бытовых приборов и электроники. Он идентичен сценарию 1, за исключением того, что когда домашнее отопительное или охлаждающее оборудование выводится из эксплуатации, оно заменяется лучшим в своем классе КПД для данной конкретной технологии на год установки. Мы также предположили, что бытовая электроника и бытовая техника достигают более высокого КПД, как прогнозируется в Ежегодном энергетическом прогнозе, что в конечном итоге приведет к снижению спроса на электроэнергию.
Принята агрессивная программа модернизации энергоснабжения, в соответствии с которой в период с 2015 по 2050 год модернизируется 60% фонда зданий (годовая скорость модернизации 1,7% по сравнению с 1,1% в годовом энергетическом прогнозе), в соответствии с аналогичными сценариями глубокой модернизации в других странах. проекции энергопотребления зданий (например, BLUE Map, 3CSEP) (63, 64). Модернизированные дома снижают базовую тепловую нагрузку на 49% и охлаждающую нагрузку на 25%, что составляет половину оптимально достижимой экономии за счет устранения инфильтрации, улучшенной изоляции и новых окон согласно оценкам Министерства энергетики США (65), аналогично наблюдаемой экономии в «глубоких» ”Энергетическая модернизация в Соединенных Штатах (66).Улучшение теплоизоляции и окон не обязательно происходит одновременно с модернизацией оборудования для обогрева и / или охлаждения. Подобное поэтапное проведение глубокой модернизации энергоснабжения с меньшей вероятностью встретит сопротивление владельцев из-за длительных сбоев, высоких первоначальных капитальных затрат и других проблем (66).
Сценарий 3: декарбонизация сети с помощью агрессивной модернизации энергетики.
В этом сценарии проверялось, может ли декарбонизация электросети способствовать достижению цели Париж-2050. Электрическая сеть соответствует сценарию «надбавка за двуокись углерода в размере 15 долларов США» в Ежегодном энергетическом прогнозе на 2020 год, который прогнозирует снижение интенсивности выбросов CO ₂ от производства электроэнергии на ~ 80% по сравнению с 2005 годом, усредненным по сетям США.Снижение связано в первую очередь с преобразованием угля в газовые паровые электростанции и заметным увеличением мощности традиционных гидроэлектростанций, геотермальных источников, биомассы, солнца, ветра и других низкоуглеродистых источников (5). Все остальные аспекты модели идентичны сценарию 2.
Сценарий 4: Распределенная низкоуглеродная энергия.
Базовые электрические сети и частота модернизации корпуса остаются неизменными по сравнению со сценарием 3, но в сочетание технологий нагрева и охлаждения вносятся существенные изменения, и повышенное внимание уделяется распределенным источникам энергии с низким содержанием углерода.Сценарии включают сбалансированный портфель технологий и сохраняют некоторые традиционные технологии на основе ископаемого топлива, что, как правило, считается наиболее реалистичным будущим для энергетики и жилого сектора США (67).
Этот сценарий предполагал более высокие темпы внедрения низкоэнергетического домашнего оборудования для отопления и охлаждения, чем Годовой энергетический прогноз. Обычные печи были выведены из эксплуатации с более высокими темпами, особенно с использованием газовых и масляных технологий, и заменены наземными, электрическими и газовыми тепловыми насосами с наивысшей доступной эффективностью.Модельное размещение новых технологий ограничено условиями окружающей среды и характеристиками жилья. Например, геотермальные тепловые насосы были ограничены односемейными и полуквартирными домами, в которых с большей вероятностью будет достаточно места для контуров заземления. Электрические тепловые насосы предпочтительнее тепловых насосов, работающих на природном газе, в регионах США с более высокими охлаждающими нагрузками, поскольку первые значительно более эффективны при охлаждении помещений (61).
Сценарий включает умеренное развертывание распределенных энергетических систем.Например, доля ТЭЦ, снабжающих дома, к 2050 году увеличилась вдвое до ~ 15%. В первые годы прогнозирования когенерационные установки полагались на турбинные системы и поршневые двигатели, но затем переключились на топливные элементы, которые обеспечивают более сбалансированную мощность. -тепловой коэффициент по мере развития технологии после 2030 г. (64). Доля безуглеродного сырья была увеличена с 10% в 2015 году до 75% в 2050 году. Эти системы были ограничены районами со средней и высокой плотностью населения, где капитальные затраты и потери при распределении были бы реалистичными.Две пятых домов были оборудованы фотоэлектрическими или солнечными водонагревателями, что является умеренной оценкой для потенциального солнечного покрытия в США (45), причем последние сконцентрированы на юго-западе США, где солнечная инсоляция наиболее высока. Мы не моделируем явным образом распространение ветровой энергии, хотя это подразумевается в прогнозах ОВОС для декарбонизирующей электросети.
Доступность данных.
Данные и код, подтверждающие выводы этого исследования, доступны на платформе Open Science Framework (DOI: 10.17605 / OSF.IO / Vh5YJ), за исключением данных CoreLogic, которые можно приобрести в CoreLogic Inc. (https://www.corelogic.com/).
Благодарности
Мы с благодарностью признаем финансовую поддержку этой работы Национальным научным фондом в рамках Программы экологической устойчивости (Премия 1805085). Авторы благодарны К. Артуру Эндсли за помощь в понимании данных CoreLogic. Спасибо Нэнси Р. Гоф за помощь в редактировании. Мы также хотели бы поблагодарить Erb Institute for Global Sustainable Enterprise при Мичиганском университете за их щедрую поддержку этой работы.
Сноски
Вклад авторов: B.G., D.G., and J.P.N. спланированное исследование; Б.Г. проведенное исследование; B.G., D.G. и J.P.N. проанализированные данные; Б.Г. и J.P.N. написал статью; и Б. и Д. произведенная графика.
Авторы заявляют об отсутствии конкурирующей заинтересованности.
No related posts.

Работа с углеродным волокном (карбоном)

Изготовление деталей из карбона в домашних условиях

Оборудование для производства карбона, изготовление карбоновых деталей

Карбоновый велосипед / как сделать карбоновую раму своими руками?

Использование карбона

Дань моде или шаг в будущее?

Сталь или карбон?

Секреты производства

Своими руками

Обтяжка пленкой карбон от специалистов.

Обтяжка пленкой карбон — простой способ сменить дизайн авто.

Обтянуть авто карбоном самому или довериться специалисту?

Примерная цена обтяжки карбоновой пленкой.

Ремонт углепластика своими руками

Ремонт углепластика своими руками

Пять способов буквально накапливать излишки углерода в доме | Наука

Цемент низкоуглеродистый

Следуйте по дороге из зеленого кирпича

Новое значение «зеленой крыши»

Прогулка по зеленой тропе

Мебель пердеть

Бассейн Zero Carbon ® • Zero Carbon Home

, если у вас есть всего несколько минут, прочтите это. • Zero Carbon Home

Почему именно сейчас? Почему теперь возможно «сойти с нуля», когда экологи мечтали об этом на протяжении десятилетий? • Zero Carbon Home

Как ваш дом станет безуглеродным

4 шага в строительстве дома с нейтральным выбросом углерода

Углеродный след от использования энергии в домашних хозяйствах в Соединенных Штатах

Значимость

Abstract

Результаты

Энергия и интенсивность парниковых газов в состояниях.

Выбросы на душу населения в США.

Доходы, форма постройки и выбросы в городах.

Обсуждение

Материалы и методы

Подготовка данных.

Модель использования энергии и парниковых газов.

Анализ результатов.

Сценарии.

Сценарий 1: Исходный уровень.

Сценарий 2: Модернизация агрессивной энергетики.

Сценарий 3: декарбонизация сети с помощью агрессивной модернизации энергетики.

Сценарий 4: Распределенная низкоуглеродная энергия.

Доступность данных.

Благодарности

Сноски

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики