CC BY
38
КОНЦЕПЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫХ ЗДАНИЙ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ.
Кузнецова В.Ю.1, Мисюкевич К.М.1, Хакимова В.А.1 ©
1Магистрант, кафедра «Строительство уникальных зданий и сооружений», Санкт-Петербургский университет Петра Великого
Аннотация
В современном мире уровень энергоэффективности здания является одним из основных показателей качества проекта. К сожалению, в России этот показатель очень сильно отстает от аналогичных показателей в США и в странах Европы.
В статье рассмотрены основные концепции энергетически эффективных и экологически чистых зданий, приведена классификация основных средств, за счет которых обеспечивается уменьшение энергозатрат. Также рассмотрено применение "зеленых" технологий, как в России, так и за рубежом и выявлены факторы, сдерживающие развитие строительства энергоэффективных домов в России.
Ключевые слова: энергоэффективность, «зеленые» технологии, инновации. Keywords: energy efficiency, «green» technology, innovation.
Рост населения России и всей планеты приводит к росту энергопотребления. По статистике, только на освещение в России тратится порядка 15% всей вырабатываемой энергии. В среднем обычная городская квартира за месяц потребляет 500 кВт/ч энергии. Запасы энергетических ресурсов постепенно истощаются, с каждым годом увеличиваются затраты на их приобретение. Кроме того, при сгорании топлива происходит выброс большого количества парниковых газов, что в результате приводит к загрязнению окружающей среды. Поэтому в современном мире вопрос рационального использования энергоресурсов с наименьшим вредом для окружающей среды становится мировой задачей.
03.11.2016 в Минстрое РФ подписан приказ по нормам потребления энергоресурсов, согласно которому здание должно потреблять 150 кВт/ч на 1 кв. м площади. Согласно 261-му Федеральному Закону об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности зданий, предусматривается постепенное снижение потребления энергетических ресурсов. По плану такое снижение должно проходить в три этапа: в ближайшие два года - на 15 %, через три-четыре года - на 30 % и к 2020 году — на 40 %.
Уровень энергоэффективности здания становится одним из основных показателей качества проекта. Возникает вопрос, каким образом можно уменьшить энергозатраты? Одним из вариантов решения является замена традиционных источников тепла на более передовые (например, настенные радиаторы отопления с успехом заменяются радиаторными панелями в полу, и т.д.). Таким образом, применяя энергосберегающие технологии, можно снизить эксплуатационные расходы.
Разумеется, создание энергоэффективного объекта должно происходить в результате совместной творческой работы архитекторов, конструкторов, проектировщиков, инженеров и самой природы.
При создании энергоэффективного здания учитывается его ориентация по сторонам света с учетом солнечной радиации, ветровой нагрузки, влажности и освещенности, конструктивные особенности ограждающих конструкций, теплоизоляция стен, использование энергосберегающего инженерного оборудования. Немаловажную роль при этом играет ресурсосбережение и сохранение окружающей природной среды.
В настоящее время существует несколько концепций энергетически эффективных и экологически чистых зданий. Основные из них:
© Кузнецова В.Ю., Мисюкевич К.М., Хакимова В.А., 2016 г.
• здание с низким энергопотреблением;
• здание с ультранизким энергопотреблением (пассивное здание);
• здание с нулевым использованием энергии;
• «интеллектуальное здание»;
• биоклиматическая архитектура.
Ниже приведена таблица сравнения основных концепций зданий (табл.1).
Таблица 1
Основные концепции энергетически эффективных и экологически чистых зданий
Концепции энергетически эффективных и экологически чистых зданий
Критерии сравнения Здание с низким энергопотреблением Здание с ультранизким энергопотреблением (пассивное здание) Здание с нулевым использованием энергии «Интеллектуальное здание» Биоклиматическая архитектура
Размер зданий 2 Одно- или двухэтажные площадью менее 1400 м
Потребление энергии, кВт*ч/(м2-год) 20-45 менее 15 0 0 на 30% меньше, чем энергоэффективные здания
Выбросы парниковых газов (м2), кг 10 1,5 0 0 0
Срок эксплуатации 50-100 лет
Здание с нулевым энергопотреблением. Дома данного типа также называют зданиями с нулевым чистым потреблением энергии из общей сети, что говорит о полной энергетической автономности дома. Эта задача реализуется использованием энергии солнца или ветра, ведь цель такого дома - полное отсутствие затрат на потребление энергии [1].
Пассивное здание. Концепция пассивного дома предполагает системный подход: очень высокие показатели теплозащиты обуславливают применение механической приточно-вытяжной вентиляции, теплообменников и т.д. Основные принципы «Пассивного дома»: компактная форма здания и высокий уровень теплозащиты; рекуперация тепла; использование малозатратных энергоносителей; отсутствие необходимости отопления или малое энергопотребление на отопление; пассивное использование солнечной энергии за счёт правильного остекления и ориентации здания; использование возобновляемых источников энергии и экологически чистых материалов; высокая герметичность ограждающих конструкций [2, 20].
Биоклиматическая архитектура - сравнительно молодая концепция в строительстве. Главный принцип биоклиматической архитектуры - гармония с природой. Соответственно, необходимыми условиями возведения и эксплуатации таких зданий являются отсутствие вредных выбросов, отходов производства и продуктов жизнедеятельности человека в окружающую среду, сохранение и восстановление природных ресурсов. В работе [3, 119]
рассматриваются биоклиматические факторы и их влияние на формирование архитектуры зданий.
«Интеллектуальное здание» - здание, в котором инженерные системы работают совместно с компьютерными. Примером такой совместной работы являются: автоматическое выключение света и электроприборов, когда они не нужны, или регулирование температуры воздуха в помещении в зависимости от времени суток и многое другое [4, 3].
В рассматриваемых концепциях обеспечение энергетической эффективности зданий осуществляется за счет [1]:
1) возобновляемых источников энергии:
- солнечные коллекторы;
- ветроэнергетические установки;
- грунтовые тепообменники;
- биотопливо;
2) архитектурных и объемно-планировочных решений:
- форма здания (оптимальная форма здания - шарообразная или купольная);
- расположение и ориентация здания (оптимально располагать здание таким образом, чтобы световые проемы находились преимущественно с южной стороны);
- площадь и количество световых проемов;
- ограждающие конструкции с высокоэффективной теплоизоляцией;
3) инженерных систем:
- естественная вентиляция;
- тепловые насосы;
- автоматизация и самодиагностика систем (например, система "умный свет");
- регенеративность систем (тепло удаляемого вентиляционного воздуха, тепло стоков системы канализации);
4) использования энергоэффективных электроприборов.
Каков же практический эффект от возведения индивидуальных энергоэффективных зданий? Во-первых, обеспечение комфортного микроклимата, что в перспективе означает улучшение самочувствия и повышение работоспособности жильцов. Во-вторых, уменьшение расходов на эксплуатацию здания. По данным экспертов экономия средств может доходить до 50-70% за счет снижения потребления тепла и электроэнергии, а также сокращения потребления воды и как следствие уменьшение нагрузки на канализацию. В-третьих, возможен отказ от собственных котельных, а также от подключений к магистральным теплотрассам и газопроводам. В-четвертых, сохранение экологической среды вокруг здания, что, с учетом возрастающего антропогенного давления на окружающую среду, немаловажно.
Выгода очевидна, и за рубежом с каждым годом увеличивается количество частных домов, построенных с применением энергосберегающих технологий. В частности, в Германии, в настоящее время там возведено более 4 тыс. домов, один из них, например, жилой дом фирмы «Бс^геИ» [4, 7]. А в Фрайбурге есть экорайон, состоящий из более 50 зданий, которые производят энергии в 1,5 раза больше, чем потребляют [5, 306]. Это связано с тем, что в Германии применяются гораздо более жесткие требования к теплоизоляции помещений.
В Финляндии существует энергоэффективный поселок Керава [6, 32], который был построен еще в начале 1980-х годов. Там же, в Финляндии, недалеко от г. Хельсинки, был построен экспериментальный жилой район Упкк1, который включает в себя девять различных инновационных европейских проектов в области экономии энергии. Цель возведения данного демонстрационного комплекса зданий - изучение различных систем повышения энергетической эффективности зданий. На основе данных эксплуатации комплекса можно сделать вывод о возможности значительной экономии энергии (до 60%) с увеличением стоимости строительства лишь на 5%.
В США строительство энергоэффективных домов началось еще в 1950-х годах. В начале 1980-х годов уже появились целые молодежные поселки вблизи города Сакраменто
[6, 32]. В США, согласно разработанной стратегии энергоэффективности, планируют полностью перейти на строительство зданий с нулевым энергопотреблением уже к 2030 году.
К сожалению, в нашей стране принципы планировки и застройки городов не меняются уже на протяжении полувека. Существующие здания старой постройки в России потребляют около 350 кВт*ч/(м2*год), в то время как годовой расход тепла для обычного дома в Финляндии составляет 200 кВт*ч/(м *год) [7]. В настоящее время в России насчитывается небольшое количество энергоэффективных зданий. Например, в Московской и Нижегородской областях [2, 12; 6, 37]. Одним из сдерживающих факторов применения концепций энергетически эффективных и экологически чистых зданий в России является высокая стоимость их строительства. Стоимость строительства 1 м2 жилья в энергетически эффективном доме на 8-12% выше, чем в обычном, а дополнительные затраты на него окупаются в течение 7-10 лет [8, 16].
Еще одним значимым обстоятельством может являться отсутствие у застройщиков стимула к применению энергоэффективных технологий, так как «зеленые» строительные стандарты в России находятся в стадии развития, носят добровольный характер и не включают в себя жестких требований.
Другая проблема - недостаточное количество квалифицированных профессионалов, которые имели бы опыт проектирования, строительства и эксплуатации энергоэффективных зданий, а также нехватка поставщиков "зелёных" материалов и технологий.
Таким образом, несмотря на преимущества, которые в перспективе предоставляет строительство энергетически эффективных и экологически чистых зданий, их распространение в России не столь велико. Помимо несовершенства законодательства и долгой окупаемости «зеленых» технологий, в сдерживании роста популярности таких домов играет роль и отсутствие интереса как у лиц, осуществляющих строительство, так и у рядовых собственников жилья.
Однако, учитывая опыт зарубежных коллег, а также постоянный мировой рост цен на энергоносители можно прийти к выводу, что внедрение «зеленых» технологий должно стать одним из приоритетов современного строительства.
В нашей стране необходимо переходить к проектированию энергетически эффективных и экологически чистых зданий с применением автоматизированных систем. Это позволит повысить комфорт проживания, уменьшить энергозатраты в период эксплуатации зданий, а также сохранить гармонию с окружающей средой.
Литература
1. Здания с нулевым энергетическим балансом - миф или реальность? // АВОК [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=4759
2. Д.О. Советников - Строительство здания, отвечающего стандартам пассивного дома // Строительство уникальных зданий и сооружений. - 2014. - № 9 (24). - С. 11-25.
3. П.В. Пипуныров - Фактор местности в архитектуре биоклиматического малоэтажного жилого здания // Вестник ОГУ. - 2011. - № 9 (128). - С. 119-124.
4. З.К. Петрова - Технологии "умного дома" и энергоэффективная малоэтажная застройка // АМ1Т. - 2010. - № 2 (11). - С. 1-9.
5. М.С. Егорова, Я.А. Цубрович - Анализ востребованности «зеленых» технологий в России // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2015. - № 5-2. - С. 305-307.
6. Ю.А. Табунщиков - Энергоэффективные поселки и жилые районы // Здания высоких технологий. - Зима 2014. - С. 30-39.
7. Энергоэффективность зданий в России и в зарубежных странах // АВОК [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=6110
8. А.С. Горшков, Д.В. Дерунов, В.В. Завгородний - Технология и организация строительства здания с нулевым потреблением энергии // Строительство уникальных зданий и сооружений. -2013. - № 3 (8). - С. 12-23.
