CC BY
89
строительная теплофизика и энергосбережение
Опыт эксплуатации «пассивных» домов в России и Западной Европе
Т. Смирнова
Компания ROCKWOOL
Чем дальше человечество идет по пути покорения природы, тем яснее становится, что он ведет к катастрофе. Нерациональное использование природных ресурсов, неконтролируемые выбросы промышленных предприятий, тотальное уничтожение лесов - все это привело цивилизацию на грань глобального экологического бедствия.
Поводом задуматься об истинном положении вещей стал мировой энергетический кризис 1974-75 годов. Стало очевидно, что при нынешних темпах использования природных источников энергии (нефти, газа и угля) они могут закончиться уже в ближайшие 50 лет. Тогда была начата разработка проектов, призванных компенсировать вредное воздействие цивилизации на среду обитания. Одним из приоритетных направлений стали исследования, направленные на повышение энергоэффективности всех сфер деятельности человека.
Дополнительный импульс работам в этой области придало заметное изменение климата Земли, вызванное, по данным исследований, повышением концентрации парниковых газов, в частности, СО2. Киотский протокол, ограничивший выбросы для стран-участников, ускорил работы по разработке энергоэффективных технологий.
В настоящее время особое внимание уделяется снижению энергопотребления зданий. По разным данным, на их отопление расходуется существенная часть энергоресурсов (до 40%), при сжигании которых образуется значительная доля антропогенного СО2.
В начале 80-х гг. специалисты Международной энергетической конференции ООН (МИРЭК) заявили о том, что современные здания обладают огромными резервами повышения энергоэффективности. Была выдвинута идея о проектировании и создании энергоэффективных или так называемых «пассивных домов», максимально независимых от внешних источников энергии и дружественных окружающей среде.
Концепция пассивного дома
Концепция «пассивного дома» стала настоящим прорывом в повышении энергоэффективности мировой экономики. Такой дом не только не зависит от внешних коммуникаций, но, в принципе, может и сам служить источником энергии. Это становится возможным благодаря рациональному использованию источников тепла и энергии самого дома и окружающей его территории. При этом теплопотери предотвращаются благодаря конструктивным особенностям здания, в которых используются современные энергосберегающие технологии и высокоэффективные теплоизоляционные материалы.
Аварийное отопление (на случай длительных морозов), система горячего водоснабжения, электропитание пассивного дома осуществляются за счет энергии природных источников. Кроме того, по максимуму используется тепло от бытовых приборов, стоков, естественное тепло обитателей дома. Наиболее совершенные проекты учитывают даже ориентацию по сторонам света и розе ветров.
Одними из первых проектами энергоэффективных зданий занялись в США. Еще 20 лет назад американский исследователь Дэвид Opp (David Orr) разработал принципы строительства здания, отвечающего всем требованиям экологичности и энергоэффективности. Они включают в себя много позиций, но вкратце сводятся к требованиям максимальной эффективности использования материалов и технологий. Эти постулаты стали основой для возведения пассивных экозданий по всему миру. В частности, они гласят:
— пассивное здание должно производить больше электрической энергии, чем использовать;
— энергия и материалы должны использоваться с максимальной эффективностью;
— здание должно использовать материалы, произведенные без ущерба или с минимальным ущербом для окружающей среды;
— здание должно обеспечивать строгий учет стоимости его эксплуатации.
Результатом реализации этих принципов стало новое здание Учебного Центра по изучению окружающей среды (Adam Joseph Lewis Center, Обер-лин, Огайо, США), которое на сегодняшний день является почти полностью автономным. Разработчики рассчитывают к 2020 году довести здание до климатической нейтральности, то есть отсутствию потребности во внешних источниках энергии и воды.
Западный опыт
Работы по повышению энергоэффективности зданий особенно успешно ведутся в Европе — регионе, наиболее зависимом от ввозимых энергоносителей. Накопленный опыт Германии и скандинавских стран, особенно Дании и Финляндии, свидетельствует о том, что даже в районах устоявшейся застройки энергопотери можно свести к минимуму. Суммарный же эффект экономии тепла во вновь возводимых жилых и коммерческих зданиях здесь составляет 50—70%.
В Европе принята следующая классификация энергоэффективных зданий: дома низкого энергопотребления (ДНЭ), дома ультранизкого энергопотребления (ДУЭ) и пассивные — не нуждающиеся в отоплении. В таблице 1 приведены теплоэнергетические характеристики малоэтажных зданий различ-
строительная теплофизика и энергосбережение
Индивидуальный жилой дом Годовой расход тепла, (кВт • ч) / (м • год) Удельный расход тепла,
140 м общей площади (Вт • ч) / (м2 • °С • сутки)
Старое строение 300 136
Типовой дом 70-х гг. 200 91
Типовой дом 80-х гг. 150 68
Дом низкого энергопотребления 90-х гг. 79 - 40 14 - 32
Дом ультранизкого энергопотребления 39 - 16 14 - 7
Пассивный дом менее 15 менее 7
Дом нулевого или плюсового энергопотребления 0 0
Таблица 1. Расход тепловой энергии по типам зданий в Германии.
ной степени энергоэффективности на примере Германии.
К настоящему моменту в Германии пассивными признаны более 4000 зданий, и все большее количество новостроек проходят сертификацию в Институте пассивного дома в Дармштадте. Сертификат обеспечивает большую престижность и, следовательно, цену здания.
Весьма широкую известность в Европе с точки зрения строительства и эксплуатации пассивных зданий приобрел финский район УИКК! в Хельсинках. Он представляет собой экологически чистую территорию сельского типа площадью 1132 Га. Строительство демонстрационного энергоэффективного района EK.OVIIK.KI осуществлялось в соответствии с программой Европейского сообщества ТЬегт1е. Целью финской программы стала апробация эффективности энергосберегающих технологий в реальных условиях во всех социально-экологических аспектах.
При строительстве микрорайона были применены современные системы утилизации и рекуперации тепла, а также солнечные коллекторы на системах ГВС, автоматизированные системы жизнеобеспечения и эффективная теплоизоляция в ограждающих конструкциях. Замеры показали, что энергопотребление в домах не превышает 15 кВт/ч на квадратный метр в год. Результаты эксперимента доказывают, что даже в суровых климатических условиях пассивные дома обеспечивают достойный комфорт для живущих в них людей.
Наряду со строительством жилых малоэтажных пассивных домов, энергосберегающие технологии стали широко использоваться в регулярной городской застройке. Главной задачей целевых государственных программ европейских стран стало приведение всех объектов застройки к условно-пассивному уровню (дома ультранизкого потребления — до 30 кВт/ч/м2 в год).
Заметим, что в результате программы санации жилья к настоящему времени в Германии практически не осталось «энергонеэффективных» зданий, а с 2002 г. все новостройки должны быть домами с низким потреблением энергии. Такой дом на одну семью расходует на отопление не больше 90 кВт/ч/м2 в год, а то и вообще обходится без отопления (с учетом относительно мягкого климата).
В целом, стоит отметить, что массовое строительство условно-пассивных домов в Европе становится реальностью. Первоначальные затраты на высокотехнологичные материалы, системы автоматизации и контроля энергопотребления окупаются в течение первых лет эксплуатации таких зданий и в дальнейшем позволяют экономить немалые средства. Прагматичные европейцы, таким образом, рассматривают повышение энергоэффективности своих домов как долгосрочную и выгодную инвестицию.
Что в России?
Общая площадь эксплуатируемых зданий в России составляет около 5 млрд. м2 . На их отопление расходуется 400 млн. тонн условного топлива в год или более трети энергоресурсов страны. Особенно остро эта проблема встает в коммунальном хозяйстве, которое потребляет до 20% электрической и 45% тепловой энергии, производимой в стране. На единицу жилой площади в России расходуется в 2—3 раза больше энергии, чем в Европе. И это не следствие холодного климата! Несмотря на суровые условия, вопросам энергосбережения у нас не придавалось сколько-нибудь серьезного значения — благодаря крайне низкой стоимости энергии. В таблице 2 можно видеть, насколько расточительным было отечественное строительство.
Изменившаяся экономическая ситуация требует новых подходов к строительству. Все большее число строящихся объектов можно отнести к классу домов с низким энергопотреблением. Более того, уже есть и примеры строительства условно-пассив-
5 2009 431
строительная теплофизика и энергосбережение
Индивидуальный жилой дом 140 м2 общей площади Годовой расход тепла, (кВт • ч) / (м • год) Удельный расход тепла, (Вт • ч) / (м2 • °С • сутки)
Дома старой постройки (до середины 90-х гг.) 600 125
Постройки в соответствии с новым СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» 350 73
Таблица 2. Расход тепловой энергии по типам зданий в России.
ного жилья. Как пример можно привести экспериментальный 16-этажный дом, построенный в московском микрорайоне Никулино.
Проект «Энергоэффективный жилой дом в микрорайоне Никулино-2» был реализован в 1998-2002 гг. в рамках «Долгосрочной программы энергосбережения в Москве», утвержденной совместным постановлением Правительства Москвы и Миннауки. В качестве мер по энергосбережению были использованы как современные энергосберегающие технологии (тепловые насосы, автоматизация жизнеобеспечения, ИТП), так и наружные ограждающие конструкции с повышенной теплозащитой.
Интересный проект реконструкции многоквартирного панельного дома старой постройки с целью повышения его энергоэффективности был реализован в Санкт-Петербурге на улице Торжковская с участием шести датских компаний-спонсоров, в том числе, компании кОСК^ООЬ (теплоизоляция). Использование современных энергосберегающих технологий позволило сократить энергопотребление на 50% по сравнению с соседним домом такого же типа.
Модернизация «хрущевки» на ул. Торжковская включала в себя следующие мероприятия.
• Надстройка мансарды с девятью квартирами и утепление кровли, а также наружных стен теплоизоляцией ROCKWOOL
• Обшивка и утепление балконов.
• Установка нового теплового пункта в подвальном помещении.
• Монтаж дренажной системы по периметру здания.
• Ремонт окон и дверей.
• Обновление существующих лестниц.
• Модернизация системы отопления и установка приборов автоматического регулирования.
Единичность проектов говорит о том, что строительство энергоэффективных домов в России находится на начальной стадии развития. Сказывается отсутствие механизмов стимулирования и проработанных концепций энергосбережения в строительстве, аналогов немецкой Раз^Ьаиз. В свою очередь, положительным моментом является то, что в последнее время создаются целевые программы по повышению энергоэффективности.
В заключение необходимо сказать, что концепция пассивного энергоэффективного здания предполагает комплексный подход. Он включает в себя не только и не столько энергосбережение, сколько целую философию, основанную на идее сотрудничества с окружающей средой.
Осознание в конце XX века человечеством своего разрушительного воздействия на природу стало поворотным пунктом во многих областях деятельности. Не стало исключением и строительство. Необходимость снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду, борьба с проявлениями парникового эффекта сделали энергоэффективность зданий важнейшим способом приведения технологической цивилизации в единство со средой обитания.
Особенную важность в этой связи приобретают качество и высокая технологичность всех компонентов строительства, от которых, собственно, и зависит достижение высокой энергоэффективности. Именно поэтому необходимо всемерно развивать и поддерживать на государственном уровне передовые разработки в отраслях, работающих на переднем крае энергосбережения.
