Индустрия 4.0

Энергосбережение до нулевой отметки

Дом будущего – энергоэффективный дом. Вложенные в его строительство средства постепенно возвращаются за счет более низких затрат на эксплуатацию. Неизбежность перехода к энергосберегающим технологиям сегодня очевидна . Ежегодно число изобретений в сфере энергоэффективности возрастает, однако далеко не все из них находят практическое применение. Актуальным вопросом является выбор способов рационального использования энергоресурсов, уже подтвердивших свою эффективность на практике. В настоящей статье предложены апробированные в практике строительства и капитального ремонта решения для торгово-офисных центров и других зданий.
30 августа 2019

Значение строительства энергоэффективных зданий состоит в снижении воздействия на окружающую среду, связанного с выбросом в атмосферу при обогреве и охлаждении зданий тепла и вредных веществ наряду с экономией и комфортом. В мировой практике существует точка зрения, что энергоэффективным мы можем считать лишь такой дом, в котором зимой комфортная температура поддерживается без применения отопления, а летом — без системы кондиционирования. Это так называемые здания с нулевым внешним балансом энергии¹.

Проблема и в то же время возможность состоит в том, что до такого уровня энергоэффективности российским зданиям еще очень далеко. Без модернизации существующих зданий до технологий с более высокой эффективностью невозможно получить нулевую энергию и даже сверхнизкие энергетические показатели, а также сократить выбросы углерода. Известно множество путей модернизации, однако быстрое масштабирование частично зависит от коммерциализации новых технологий.

Zero-energy building – это здание с высокой энергоэффективностью, которое вырабатывает возобновляемую энергию и потребляет её в равном количестве на протяжении года. Технология не представляет большой проблемы для достижения ZE, но она важна. Особенно если речь идет об «умных» технологиях интеллектуального управления со встроенным интеллектом и прогнозной аналитикой. Сейчас в мире высок интерес к гармонизации энергосистем, технологиям хранения и сокращению выбросов парниковых газов. Многие исследования пока не подтверждены достаточными доказательствами эффективности в условиях пилотных проектов. Недостаточны также осведомленность о рынке этих технологий и возможности образования в этой сфере.

Для стандартных строительных технологий приоритетно снижение нагрузки на систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Изменения, которые мы наблюдаем, связаны с появлением приложений для элементов управления освещением, обогревом и охлаждением, вентиляцией зданий, контроля энергосистем. Казалось бы, энергосберегающие лампы, светодиоды уже присутствуют на всех предприятиях и учреждениях, в большинстве квартир. Но на этом не заканчивается энергосбережение. Проблемы с потерей в зимнее время (и усилением в летнее) тепла через окна продолжают оказывать большое влияние на тепловой дискомфорт. Новые разработки в области остекления, например, двойное или тонкое тройное стекло, использование различных добавок, влияющих на свойства стекла, могут обеспечить улучшенные термические свойства.

Торгово-офисный центр «ДА» в Твери с панорамным остеклением

В нашей практике строительства мы следуем принципу, что максимальная площадь остекления должна быть на южной стороне дома, чтобы собирать максимум тепла. При этом здание не должно пропускать тепло сквозь стены, кровлю и оконные проемы – для этого используются соответствующие теплоизоляционные материалы. Энергоэффективный дом предполагает также использование альтернативных источников энергии и подключение к системе «умный дом», позволяющей минимизировать расход энергии.

Помимо «дома нулевой энергии» в мировой терминологии существуют «дом низкого потребления энергии», «пассивный дом», а также «дом плюсовой энергии» — здание, которое с помощью установленных на нем солнечных батарей, коллекторов, тепловых насосов, рекуператоров, грунтовых теплообменников, вырабатывает больше энергии, чем потребляет. А термин «активный дом», применяемый, например, в Дании, объединяет решения «пассивного дома» и технологии «умного дома» 2.

В российском правительстве, очевидно, имеется понимание того, что энергоэффективность не только повышает комфорт проживания, но и окупается в дальнейшем за счет снижения платы за коммунальные услуги. Однако вне бюджетной сферы каких-либо преференций для компаний, строящих энергоэффективные здания, нет. При этом установлены требования. В то же время энергосберегающие технологии в строительстве требуют существенных финансовых вложений. В комплекс работ может входить энергосберегающая кровля, утепление стен, энергосберегающие краски, стеклопакеты, экономичные системы обогрева и охлаждения поверхностей. При проектировании и строительстве наших торгово-офисных центров мы применяем современные материалы и наиболее прогрессивные строительные технологии, но учитываем при выборе экономическую целесообразность.

Вентиляционные системы могут создаваться с применением системы рекуперации тепла отработанного воздуха, а также переменной производительности приточно-вытяжных установок в зависимости от количества людей, находящихся в здании. Мы устанавливаем в торговых центрах приточную и вытяжную системы, а также, что весьма актуально, систему дымоудаления. Кроме того, с учетом назначения тех или иных помещений торгово-офисных центров устанавливаются кондиционеры, тепловые завесы, тепловые пушки — выбираем наиболее энергоэффективные варианты. Например, отопительно-вентиляционное оборудование нового поколения Volcano VR, имеющее КПД 90%. За счет разумного расположения жалюзи вентиляционной решетки поток теплого воздуха распределяется по всей площади помещения, не создавая перепадов. Используя эластичные подводы теплоносителя, можно осуществлять регулировку направления движения воздуха в зависимости от сиюминутных потребностей на любую зону торгово-офисного помещения. Это снижает энергопотребление и затраты на отопление.

Капитальный ремонт здания бывшего КБО в Твери

 

Проанализировав наш опыт работы, мы предложили следующие этапы повышения энергоэффективности3:

Первый шаг – это осознание ответственности – темпы роста загрязнения окружающей среды и тарифов на коммунальные услуги превышают темпы внедрения энергосберегающих и энергоэффективных технологий.

Даже в современном социально-экономическом контексте возможно создание дискурсивного поля для бесплатного обмена идеями, лучшими практиками, исследованиями и разработками, историями успеха. Местом генерации идей может стать интегрирующий он-лайн хаб, подобный the North Texas Renewable Energy Group 4. Зачастую профессиональные круги и общественность, объединенные общей целью, достигают результата гораздо быстрее, чем государственные структуры. Хаб может стать площадкой обучения, сотрудничества, обмена опытом для строительных и энергосервисных компаний, собственников жилья, объединений жителей многоквартирных домов, исследователей, муниципальных органов, предприятий коммунальной сферы, финансовых учреждений и других заинтересованных лиц.

В число направлений работы хаба целесообразно включить научные исследования, отслеживание изменений в законодательстве и разработку предложений по его совершенствованию, консультации по энергосбережению для населения и бизнеса, представление успешных проектов по энергоэффективности, финансирование энергоэффективных проектов 5. Также могут проводиться конференции, презентации, семинары по проблематике энергосбережения, разрабатываться рекомендации по использованию лучших энергоэффективных технологий, устройств и материалов.

Отдельного внимания заслуживают возможности обучения, которые сможет интегрировать подобная он-лайн платформа. Например, финский оператор энергоэффективности Motiva разработал учебные материалы на русском языке по энергоэффективному строительству BUILD UP Skills 6. Это справочники для строительных площадок и серия просветительских видеосюжетов «Как вдвое уменьшить счет за электроэнергию в частном доме?».

Второй важный шаг — адаптация идей с законодательными нормами. И законодательство должно совершенствоваться – введение в эксплуатацию новых зданий или реновация старых без повышения их энергоэффективности – это добавление риска к уже существующим угрозам в экологии и экономике. Поэтому насущной необходимостью мы считаем разработку и принятие Кодекса этики в строительстве. Строительная отрасль сталкивается со многими вызовами – от неэтичного землеотвода, разрушающего природные объекты, до ввода в эксплуатацию новостроек, не соответствующих даже минимальным требованиям энергоэффективности. Систематизация строительных норм, требований, принципа осторожности и ответственности застройщиков в едином Кодексе даст возможность снизить негативное влияние строительства.

Приказом от 17 ноября 2017 года N 1550/пр утверждены «Требования энергетической эффективности зданий, строений, сооружений» 7. Они предъявляются к проектируемым, реконструируемым, проходящим капитальный ремонт и эксплуатируемым отапливаемым зданиям, строениям, сооружениям. Для вновь создаваемых зданий удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию уменьшена с 1 июля 2018 г. на 20% по отношению к базовому уровню. С 1 января 2023 г. она должна уменьшиться на 40%, а с 1 января 2028 г. — на 50%. Установлены и другие требования, в зависимости от класса энергоэффективности зданий.

В ряде российских регионов начато присвоение зданиям класса энергоэффективности. В других — эта работа практически не ведется. Очевидно, что наименее энергоэффективными окажутся школы, больницы, административные здания. В зданиях-памятниках архитектуры работы по повышению энергоэффективности затруднены, поскольку существуют ограничения в части применяемых материалов. Улучшения в таких зданиях должно происходить через изоляцию подвалов, верхнего и нижнего этажей. Следовательно, недостаточно просто предъявить требования. Необходимы инструменты, способные обеспечить их выполнение, и стимулы для застройщиков и собственников.

Класс энергоэффективности здания определяется исходя из величины отклонения удельного расхода тепловой энергии на отопление здания от нормируемого значения. Проконтролировать этот показатель рядовому потребителю сложно. Чаще всего после капитального ремонта зданию присваивается класс «В» (высокий), хотя эксперты отмечают, что фактический класс энергоэффективности таких домов соответствует классу «D» или «Е» (очень низкий). Самый низкий класс – «F», к нему относится большинство зданий советского периода с изношенными системами.

Для более корректной оценки проводится энергетический аудит – обследование здания, выявляющее его состояние и класс. Это диагноз здания, от которого зависят дальнейшие действия по повышению энергоэффективности. Основная проблема – высокая стоимость аудита зданий, она не стимулирует собственников к экспертизе перед проведением реновации.

Мы ответственно относимся к вопросу энергоэффективности, поэтому при капитальном ремонте здания бывшего Комбината бытового обслуживания в Твери проведено утепление фасада и его отделка современным материалом Алюкобонд. Эти алюминиевые композитные панели представляет собой соединенные друг с другом при помощи специального минерального или ПВХ-наполнителя два алюминиевых листа с полимерным покрытием. Панели из Алюкобонда имеют достаточно низкий вес, их поверхность не трескается при монтаже, а при эксплуатации выдерживает диапазон температур от -60 до +80 градусов по Цельсию и прекрасно сопротивляется механическим повреждениям и давлению. Абсолютная пожаробезопасность позволяет использовать алюкобонд при отделки зданий с повышенными требованиями.

Ремонтируемое здание будет использоваться как торгово-офисный центр. Поэтому помимо утепления и пожарной безопасности мы уделили внимание остеклению. Современные требования безопасности позволяют использовать только закаленное витринное стекло. На лестницах используется триплекс — многослойное ударопрочное стекло, состоящее из двух слоев закаленного. Стоимость витринного стекла сравнима с ценой 1 кв. метра стены, но оно имеет более эстетичный вид, повышает презентативность торговой точки и позволяет использовать естественное освещение.

Проекты новых домов должны предусматривать высокую энергоэффективность еще на этапе дизайна. На наш взгляд, государству следует поощрять ввод новостроек с энергетическим классом не ниже «В». Такие программы, как EnergyPlusTM, позволяют дизайнерам и архитекторам без дополнительных затрат спроектировать наилучшее с точки зрения энергоэффективности здание.

В зависимости от состояния здания, его характеристик, климатической зоны в реальной практике безусловно применимы теплоизоляция стен и кровель, реновация инженерных систем здания с установкой терморегуляторов и применением современной тепловой изоляции трубопроводов отопления и горячего водоснабжения, установка окон и дверей с высокими характеристиками. С учетом финансовых возможностей применяется рекуперация тепла вентиляционного воздуха, осуществляется установка тепловых насосов и солнечных коллекторов, энергосберегающего освещения и бытовой техники. Солнечная электростанция может обеспечить помещению полную энергетическую независимость (нулевой внешний баланс), а рекуперация тепла позволяет повторно использовать до 80% тепловыброса.

Необходимо отметить, что торгово-офисное здание, построенное в российском регионе по последнему слову энергосберегающих технологий, окажется слишком дорогим и неокупаемым проектом. Приходится выбирать компромиссные решения, но мы твердо следуем своему внутреннему устремлению к повышению энергоэффективности при строительстве наших объектов.

Несколько лет назад наша компания была удостоена благодарности за профессионализм и самоотдачу при работе на олимпийских объектах в Сочи. Там была поставлена достаточно высокая планка по энергосбережению и экологичности, и бюджет ей соответствовал. Это был очень важный опыт для нашего коллектива.

Опыт и знания помогают нам выбирать доступные решения для повышения энергоэффективности. Например, утилизация тепла солнечной радиации в тепловом балансе здания на основе оптимального выбора светопрозрачных ограждающих конструкций. Офисные центры обладают значительной площадью остекления. При проектировании мы учитываем расположение здания, чтобы максимально использовать солнечный свет и тепло. Большое значение придается характеристикам и качеству кровельных материалов, применяемых для остекления и утепления фасада, а также входных групп.

В основном торгово-офисные центры имеют плоскую крышу и внутренний водосток. Это дает возможность применять не только рубемаст — рулонный кровельный наплавляемый материал, но и полимерные мембраны, монтаж которых возможен даже при низких температурах и обеспечивает максимальную безопасность проведения работ. В целом нам удается достичь сравнительно высоких показателей энергоэффективности на существующем строительном рынке, обеспечив этим конкурентоспособность построенных нами зданий.

Для любой национальной экономики, в том числе и российской, решающее значение в энергосбережении имеет принятие адекватных энергосберегающих мер как в отношении новых строящихся зданий, так и в отношении существующих зданий старой постройки. По оценкам экспертов задача энергоэффективности зданий может быть полностью решена лишь к концу этого века.

1. Восс, Карстен; Мусалл, Эйке: Чистые здания с нулевым потреблением энергии — международные проекты по углеродной нейтральности в зданиях,
Мюнхен, 2017, ISBN 978-3-920034-80-5
2. The Active House Alliance? –[Электронный ресурс]. Режим доступа https://www.activehouse.info/
3. Chuchalin Mikhail. Director of «InvestStroy». LLC «InvestStroy». ВПРОВАДЖЕННЯ ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧИХ ТА ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИХ. [Электронный ресурс]. Ре-
жим доступа https://www.inter-nauka.com/uploads/public/14851956495073.pdf
4. About the North Texas Renewable Energy Group, [Электронный ресурс]. Режим доступа http://www.ntreg.org/index.shtml#About
5. Миллер В., Лю А. Л., Амин З., Грей М., — Вовлечение жильцов в модернизацию жилищного строительства с нулевой энергией: австралийский субтропический пример, Solar Energy, 2018.
6. BUILD UP Skills [Электронный ресурс]. Режим доступа http://www.buildup.eu/en/skills
7. Приказ Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 17 ноября 2017 г. N 1550/пр «Об утверждении Требований энергетиче-
ской эффективности зданий, строений, сооружений», — Информационно-правовой портал Гарант. -[Электронный ресурс]. Режим доступа https://www.garant.
ru/products/ipo/prime/doc/71768640/