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. Подписание в 1997 г. Киотского протокола, ограничивающего выбросы этих газов, ускорило работы по разработке энергоэффективных технологий.
В настоящее время особое внимание уделяется снижению энергопотребления зданий. Было доказано, что на их отопление расходуется существенная часть энергоресурсов (в разных странах от 20 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, Оберлин, 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%.
Сейчас 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 различной 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 VIIKKI в Хельсинках. Он представляет собой экологически чистую территорию сельского типа площадью 1132 га. Строительство демонстрационного энергоэффективного района EKOVIIKKI осуществлялось в соответствии с программой Европейского сообщества Thermiе. 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 куб.метр в год. Результаты эксперимента доказывают, что даже в суровых климатических условиях пассивные дома обеспечивают достойный комфорт для живущих в них людей.
Еще одним замечательным примером такого подхода стало офисное здание Исследовательского Центра ROCKWOOL в Дании. Этот проект был удостоен звания «Офис 2000 года» и был признан одним из самых энергоэффективных зданий мира.
Надо сказать, что 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 КВтч/м3 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 КВтч/м3 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-пассивного жилья.
В качестве отрадного примера 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.
Еще одним положительным примером может служить новый гипермаркет «Метро» в московском микрорайоне Чертаново. Решение о строительстве магазина сети Metro Cash & Carry было принято в феврале 2002 года, ввод в эксплуатацию намечался в начале 2003 года, но применение современных строительных технологий и материалов позволило сдать сооружение досрочно, уже в конце октября 2002 г. Построенное здание соответствует классу домов с ультранизким энергопотреблением. Добиться этого удалось благодаря использованию в конструкциях современных минераловатных утеплителей ROCKWOOL ЛАЙТ БАТТС и РУФ БАТТС, которые были применены для теплоизоляции фасада и кровли.
Представляется несомненным, что именно в России с ее суровым климатом необходимо повсеместно развивать строительство пассивных и условно-пассивных зданий, позволяющих не только экономить ресурсы, но и обеспечить комфортное существование человека даже в самые жестокие морозы.
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 ХХ 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.
