4.6. строительство энергоэффективных зданий

Уинстон Черчилль сказал, что сначала мы при- даем форму нашим зданиям, а затем наши здания (в которых мы проводим приблизительно 90\% своего времени) формируют наши жизни. Для до- стижения этой высокой цели нужны проекты, ко- торые отдают предпочтение экономии, а не расто- чительности, красоте и гармонии, вместо мишу- ры. «Умные» здания не загрязняют воздух и глав- ное — вызвышают душу. Они восхищают фасадом, органически вписываются в окружающую  мест- ность, дарят покой и здоровье тем кто в них живет и что немаловажно — берут меньше, чем отдают обратно. Такие проекты требуют не только техни- ческих навыков, но понимания и высокой оценки эстетической и духовной красоты.

Здания расходуют одну треть всей нашей энер- гии и две трети электроэнергии. На их строительст- во уходит четвертая часть всей древесины; 3 млрд. т сырья ежегодно расходуется на строительство зданий во всем мире. В недавнем прошлом боль- шинство проектов и материалов для строительства зданий выбиралось бездумно, без учета необхо- димости возмещения естественного капитала или фактических потерь общества. Природа — это не пассивный фон нашей деятельности и в результате может быть создана новая природная среда, обла- дающая более высокими комфортными показате- лями для градостроительства и являющаяся в то же время энергетическим источником для зданий.

Существуют ли уже сегодня проекты, которые успешно сочетают эффективное использование ресурсов, бережного  отношения к  окружающей среде, внимание к человеку и финансовой эконо- мии? Да — это здания, построенные с использова- нием современных технологий!

4.6.1.  Здания высоких технологий и искусство проектирования

Современные здания высоких технологий зна- чительно отличаются и от «традиционных» зда- ний,  и от первых энергоэффективных зданий, в которых комфорт и качество микроклимата часто приносились в жертву экономии энергии.

Для здания высоких технологий характерны следующие признаки:

1.  архитектура здания и его форма позволяют на- илучшим образом использовать положитель- ное  и  максимально  нейтрализовать отрица- тельное воздействие наружного  климата на здание;

2. для теплоэнергоснабжения здания использует- ся энергия окружающей среды, в том числе теп- лонасосные системы использования низкопо-

тенциального тепла, солнечные коллекторы, топливные элементы и пр.;

3. в здании применяется комбинированная систе- ма климатизации, которая позволяет миними- зировать использование или даже отказаться от системы кондиционирования воздуха;

4. специальное внимание  при  проектировании зданий высоких технологий отводится их аэро- динамике, в том с учетом влияния рельефа ме- стности и прилегающей городской застройки;

5. здание высоких  технологий есть интеллекту- альное здание, оборудованное системой ком- пьютерного управления инженерным оборудо- ванием для повышения уровня комфортности и защиты здания, включая безопасность, проти- вопожарную защиту, защиту от террористичес- ких актов и оптимизации технологических про- цессов.

Принципиальные инженерные решения зда- ний высоких технологий рассматриваются на при- мерах таких зданий, как построенные в последние годы здание мэрии в Лондоне, высотные здания

«Commerzbank» и «MAIN TOWER» во Франкфур- те-на-Майне,  высотное здание «Conde Nast Building — Four Times Square» в Нью-Йорке, высот- ное здание «Torre Agbar» в Барселоне, стадиона

«Sapporo Dome» в Саппоро.1

В 2002 году в Лондоне, на берегу Темзы, было закончено строительство необычного  здания — нового здания мэрии Большого Лондона. Его со- здатель, знаменитый английский архитектор сэр Норман Фостер (Sir Norman Foster), определил концепцию здания как «model of democracy, accessibility and sustainability» — это общественное здание должно было стать образцом открытости, доступности для посетителей и быть «жизнеудер- живающим зданием», что понимается как энерге- тическая эффективность и  экологичность,  т. е. максимально эффективное использование энер- гии  наружного  климата, обеспечение наиболее комфортных условий для людей, находящихся в этом здании, и минимизация вредного воздей- ствия на окружающую среду. Разработка проекта здания и его строительство заняли 30 месяцев. Общая площадь помещений  составляет 18000 кв.м. В здании предусмотрена свободная плани- ровка. При помощи прозрачных или непрозрач- ных перегородок можно разделить внутреннее пространство на требуемое число офисных поме- щений любой формы и конфигурации либо со- хранить открытое пространство. Наиболее инте- ресной особенностью этого здания является его необычная форма (несколько напоминает яйцо), определяемая энергетическим воздействием на- ружного климата на оболочку здания, которая по- зволяет наилучшим образом использовать поло- жительное и максимально нейтрализовать отри-

цательное воздействие наружного  климата на энергетический баланс здания. Большая площадь светопрозрачных наружных  ограждающих  кон- струкций позволяет использовать в помещениях здания преимущества естественного освещения — создание комфортной среды обитания людей и снижение затрат электрической энергии на искус- ственное освещение. Тепловые потери данного здания существенно ниже  значений,  выдвигае- мых британскими строительными нормами.

В здании используется комбинация систем ес- тественной и механической вентиляции. Офисные помещения, расположенные по периметру зда- ния, могут проветриваться естественным образом через щелевые вентиляционные отверстия, распо- ложенные под окнами. Естественному проветри- ванию способствует открытая планировка с боль- шими внутренними объемами помещений. При открывании вентиляционных отверстий в данном помещении системы отопления и механической вентиляции могут отключаться автоматически, что позволяет минимизировать потери энергии.

Для поддержания и контроля требуемых пара- метров микроклимата в помещениях здания мэ- рии используется система автоматизации и управ- ления зданием (Building Management System, BMS). Эта система запрограммирована на эффек- тивное использование установленного инженер- ного оборудования и сбережение энергии при требуемом качестве микроклимата.  Например, охлаждение воздуха в зале заседаний и в залах собраний осуществляется только в том случае, ко- гда обслуживаемые помещения используются. Контролируется уровень воздухообмена и темпе- ратура приточного воздуха, что позволяет обеспе- чить требуемый микроклимат в обслуживаемых помещениях.2

Ресурс и экономическая эффективность «зеле- ных зданий» и бережное отношение к окружающей природной среде вытекают не просто из желания сохранить деньги и предотвратить загрязнение, но и от более глубокого сознания, которое интегриру- ет искусство проектирования и человечность, слишком долго отсутствовавшую в архитектуре и технике. В идеале зеленое развитие соединяет в се- бе то, чем люди являются и хотели бы быть в био- логическом и культурном отношении, а также на- бор технологий для исполнения этих желаний.

Итак, Sustainable Building (здание, спроектиро- ванное и сооруженное на основании принципов устойчивого развития общества), Energy-efficien- cy Building (энергоэффективное здание и его раз- новидность пассивное здание), Intelligent Building (интеллектуальное здание),  Bioclimatic Architec- ture (биоклиматическая архитектура), Healthy Building (здоровое здание) —  это направления в современной архитектуре и инженерии  зданий,

которые до настоящего времени не имеют строгих определений, научные основы только создаются, но сами направления уже реализуются в большом числе строительных объектов, в застройках райо- нов городов и сельских мест.

4.6.2.  Стандарты и сертификаты энергоффективности зданий

Исследования показывают, что, например,  в европейских странах можно было бы уменьшить выбросы СО(2) на 50\%, если бы во всех отаплива- емых зданиях соблюдались требования по тепло- изоляции. По мере сокращения выбросов СО(2) одновременно резко уменьшается выделение в атмосферу SO(2) и NO(2), что снижает объем кис- лотных дождей. На примере Германии: ежегодно в атмосферу при сжигании энергоносителей для отопления домов уходит 0,5 млрд. тонн СО(2).

Различные исследования, проведенные EURI- MA (Европейской Ассоциацией производителей изоляционных материалов) в разных уголках Ев- ропы убедительно показали, что загрязнения ок- ружающей среды в большой мере можно  избе- жать, развивая технологии теплоизоляции ограж- дающих конструкций строений. В Европе общее количество выбросов СО(2) составляет 3000 млн тонн в год. С применением теплоизоляции коли- чество выбросов уменьшается на 10 \%, что состав- ляет 300 млн тонн в год. Одновременно сокраща- ются выбросы двуокиси серы СО(2), нитратов NОx и других компонентов, что значительно уменьша- ет количество кислотных осадков.

Исследования, проведенные в Англии, показа- ли, что если в расчете на кв.м строительной пло- щади использовать 50 мм изоляционных матери- алов, то через 50 лет содержание СО(2) в атмо- сфере сократится на 1 тонну. Выгода оказывается значительной, если принимать во внимание весь объем жилой площади и те преимущества, кото- рые влечет за собой повышенная комфортность жилых и производственных помещений.3

На национальном уровне для стандартизации энергоэффективности зданий в странах  — членах ЕС существует два подхода. Большинство стран, за исключением Бельгии и Франции,  придержива- ются подхода, когда проектировщик готовит про- ект здания с учетом требований норм. Процедура соответствия требованиям норм может включать расчеты потребности в энергии или расчеты неко- торых параметров, например, коэффициентов теплопередачи, теплопоступлений и  пр.  Проект здания должен быть одобрен официальным госу- дарственным органом,  дающим разрешение на строительство. В процессе возведения здания или по окончании строительства официальный госу- дарственный орган может выполнить проверку на

соответствие требованиям норм. Во втором под- ходе, которого придерживаются в Бельгии и Франции, проектировщик имеет специальный до- кумент (лицензию), дающий ему право на проек- тирование и обязывающий соблюдать требования норм. Официальные государственные органы мо- гут выполнить контроль, когда здание возведено. В случае несоответствия возведенного  здания тре- бованиям норм, этот проектировщик может ли- шиться лицензии. Нормирование энергоэффек- тивности зданий в странах  — членах  ЕС применя- ется ко всем жилым и нежилым зданиям (за ис- ключением Великобритании, где это нормирова- ние применяется только к вновь возводимым жи- лым зданиям). Что касается существующих зда- ний, то за исключением Германии и Дании норми- рование энергоэффективности зданий  пока  не применяется. Однако для существующих зданий в случае их основной реконструкции требования по энергоэффективности зданий применяются в Гер- мании, Греции, Нидерландах, Норвегии, Португа- лии,  Финляндии  и Швеции;  эти требования не применяются в Австрии, Великобритании, Испа- нии и Франции.

Несмотря на различие в подходах, процедура расчета энергоэффективности зданий  является обязательной во всех странах, за исключением Ирландии. Расчеты энергоэффективности  зданий и  проверка соответствия требованиям норм  на стадии проектирования является ответственнос- тью как проектировщика, так и будущего соб- ственника (инвестора) здания, заказавшего про- ект. В Австрии, Бельгии, Германии, Греции и Ис- пании  расчеты энергоэффективности зданий должны выполнять только эксперты, имеющие со- ответствующие лицензии.

В Дании, Ирландии, Португалии и Швеции ре- зультаты расчетов представляются в виде годово- го потребления зданием конечной энергии. В Гер- мании, Греции, Нидерландах и Франции — в виде годового потребления зданием первичной энер- гии. В Испании и Финляндии — в виде коэффици- ента теплопередачи для отдельных компонентов ограждающих конструкций здания. В Норвегии результаты расчетов представляются в виде по- требления энергии и в виде коэффициентов теп- лопередачи.4

В Чешской Республике добровольные стандар- ты на теплоизоляцию зданий действуют с 1994 го- да и являются обязательными  только в случае, ес- ли в объект вложены государственные средства.

В 1974 году Франция предприняла инициативу по внедрению обязательной теплоизоляции но- вых зданий, что привело к пятидесяти процентно- му сокращению среднего энергопотребления для жилых помещений, построенных после 1975 года. Стандарты на теплоизоляцию зданий постепенно

ужесточались после 2000 года и сопровождаются усилением контроля и штрафных санкций за несо- блюдение нормативов.

С 1960 года в шведские строительные нормы введены требования к теплоизоляции. Нормы пе- ресматривались в 1975, 1980, 1988 и 1998 годах и дали желаемый результат: энергопотребление для обогрева жилых помещений не увеличива- лось в Швеции с 70-х годов, несмотря на то, что площадь отапливаемых жилых  помещений  вы- росла почти на 50\%, то есть эффективность тепло- изоляции за 20 лет удвоилась.5

Энергетическая сертификация эксплуатируе- мых зданий имеет важное значение, и согласно Директиве Совета 93/76, страны  ЕС обязаны в ка- кой-либо  форме создать программу сертифика- ции,  и  это обязательство закрепляется посред- ством новой Директивы по энергетической харак- теристике зданий.

4.6.3.  Энергоэффективная революция в строительстве жилых домов

В облачном Дармштадте, Германия, «Пассив- ный дом» доктора Вольфганга Файста, в котором нет никаких печей, потребляет меньше 10\% нор- мального количества тепла (от водонагревателя) и 25\% обычного количества электричества. Зда- ние расходует на все свои потребности столько энергии, сколько типичный немецкий дом расхо- дует только для питания маленьких электропри- боров. В 1996 г. один из архитекторов этого дома, Фолкмер Раш, разработал столь же эффективный многоквартирный дом по конкурентоспособным ценам. На выставке Экспо-2000 в Ганновере был построен целый город под названием Кронсберг с четырехкратной энергетической эффективностью, но без всяких дополнительных расходов. Сорок домов с подобной гиперизоляцией, не нуждаю- щихся в каком-либо обогреве, построены в 1999 г. в двух холодных и облачных шведских городах. И, наоборот, в душном Бангкоке, Таиланд, где люди чувствуют себя комфортно на открытом воздухе в течение только 15\% времени года,  архитектор профессор Сунторн Буни-атикарн построил изящ- ный и удобный трехэтажный дом площадью 350 кв. м. Его суперокна, эркеры и другие особеннос- ти проекта снижают потребности в системе конди- ционирования  воздуха на 90\%.  Система оказа- лась настолько маленькой, что он не мог найти инженера, готового взяться за этот проект. Стои- мость строительства дома не выше, чем для стан- дартной модели.

Капитальные затраты могут даже понизиться. Тихоокеанская газовая и электрическая компания в порядке эксперимента убрала оборудование для охлаждения из двух нормально выглядящих зда-

ний. Первое из них в Дэвисе, Калифорния, где пи- ковые температуры могут достигать 45 °С, пред- ставляло собой дом средней стоимости (249 500 долл.) площадью 154 кв. м, законченный в 1993 г. В течение трехдневной «горячей бури»,  когда столбик термометра поднимался выше 40 °С, ком- натная температура не превышала 28 °С, и соседи заходили в дом без кондиционера, чтобы пере- дохнуть от своих собственных неэффективных до- мов, где большие кондиционеры не справлялись со своей работой.

Доказать, что такие эффективные здания воз- можны — это только первый шаг. Строители долж- ны еще преодолеть отсутствие единых регулирую- щих нормативов, устаревшие строительные ко- дексы и  другие  стандарты, не информирован- ность строительных инспекторов, покупателей до- мов, оценщиков, агентов по недвижимому иму- ществу, которые не приписывают никакой рыноч- ной стоимости энергетической эффективности, различие интересов землевладельцев и арендато- ров и несметное число других  форм рыночных ошибок. Однако эти препятствия преодолимы, и пассивный солнечный обогрев уже становится обычным в некоторых регионах. «Естественный капитализм: грядущая промышленная револю- ция» Хокен П., Ловинс Э., Ловинс Х. Издательство

— Наука, 2002.

4.6.4.  Пример из практики

Сооружение энергоэффективного и экологичного здания банка в Амстердаме

В юго-восточном Амстердаме находится штаб- квартира крупного банка, комплекс которого по- строен в 1987 г., занимает площадь — 50 000 кв.м и состоит из десяти эффектных башен, связанных извилистой внутренней улицей. Внутри солнце от- ражается от панелей из цветного металла, и ниж- ние этажи купаются в этом море изменяющихся

оттенков —  таково лишь одно из произведений искусства, украшающих эту обширную структуру. Внутренние и наружные сады питаются дождевой водой, собираемой с крыши банка. Каждый офис имеет естественный воздух и естественное осве- щение. Обогрев и вентиляция в основном пассив- ные, обычные кондиционеры не используются. Обитатели офисов, очевидно, довольны зданием: невыходы на работу снизились на 15\%, произво- дительность возросла, и персонал устраивает в здании многочисленные вечерние приемы, а по выходным —  культурные и общественные меро- приятия. Эти результаты превзошли ожидания ру- ководства банка по поводу характеристик здания и качества проекта. Пожелания дирекции проек- тировщикам   ограничивались   строительством

«органичного» здания, которое будет «объеди- нять в себе произведения искусства, естественные и местные материалы, солнечный свет, зеленые растения, экономию энергии, покой и воду», при- чем все это «не должно было стоить ни на один гульден больше за квадратный метр», чем в сред- нем на рынке, но речь вовсе не шла о счастливых служащих. Фактически  деньги,  потраченные на установку систем сбережения энергии, окупились за первые три месяца. Сохранив первоначальную вместимость, комплекс стал потреблять на 92\% меньше энергии, чем соседний банк, построен- ный в то же самое время. Ежегодная экономия со- ставила 2,9 млн. долл., причем энергопотребле- ние здания оказалось одним из самых низких в Европе.6

4.6.5.  Рекомендации муниципалитетам

✓ Включить, как приоритетный, вопрос в страте- гию энергетической политики городского сове- та на ближайшие 10-20 лет вопрос строительст- ва «пассивных домов».

1     www.concentre.ru/documents/show/2005/Safe/materials/17.doc

2  https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=2221

3  https://www.krovli.ru/teploisol/teploisol.shtml

4   https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=2260

5  Инвестиции в энергоэффективность. Устранение барьеров. (Секретариат Энергетической Хартии)

6  Книга «Естественный капитализм: грядущая промышленная революция»