Физическая экономия энергересурсов и воды на модернизированных жилых зданиях

Требования к энергоэффективности и экологической безопасности зданий московского строительства, изложенные в рассматриваемой Программе, и требования к аналогичным показателям в системе «зеленых зданий» представлены в табл. 2.

 

 

Таблица 2   Критерии энергоэффективности и экологичности

Наименование  критерия Наличие  требования  в московском  строительстве Требуемое  уменьшение  относительно  норматива Удельный расход тепловой энергии системой отопления + 40 % Удельное потребление  энергии системами кондиционирования + 50–60 % Удельное потребление  электрической энергии системами жизнеобеспечения здания + в 2 раза Удельное потребление  горячей воды + 30 % Удельное потребление  холодной воды + 40 % Использование альтернативных источников энергии +   Снижение влияния на озоновый слой, глобальное потепление и окружающую природную среду + 40–50 % Контроль источников внутреннего  загрязнения ±   Световое загрязнение («световой  смог») + 30–40 % Индивидуальный учет потребленной энергии и воды +   Проведение энергоаудита при сдаче здания в эксплуатацию на соответствие проектным показателям +

В первой колонке табл. 2 представлены основные критерии по энергоэффективности и экологичности, которые содержатся в системе требований к «зеленым зданиям»; во второй колонке – критерии, существующие в московском строительстве (отмечены черными крестиками) или которые предполагается ввести рассматриваемой Программой (отмечены красными крестиками). В третьей колонке представлено требуемое снижение существующего значения, чтобы здание могло рассматриваться в категории «зеленого» строительства.

Например, удельный расход тепловой энергии системой отопления (1-я строка, табл. 1) в сегодняшнем московском строительстве нормируется для  многоэтажных зданий величиной 95 кВт•ч/м². Его уменьшение на 40 % равно 57 кВт•ч/м², что достаточно близко к прогнозу рассматриваемой Программы в 2020 году – 60 кВт•ч/м². Необходимо отметить, что в соответствии с мировой практикой это снижение должно быть достигнуто при увеличении стоимости строительства не более чем на 5–7 %. Реально ли это? Многолетняя мировая практика показывает, что это достижимо и основано на экономической привлекательности энергосбережения.

Сегодня имеет место устойчивая и неоправданная  тенденция установки систем кондиционирования  воздуха во всех офисных и во многих коммерческих жилых многоэтажных зданиях, и не придается значение тому важному  обстоятельству, что они потребляют 70 % от общего количества потребляемой зданием электроэнергии.Программой предусмотрено разработать и утвердить нормативный документ, относящийся к удельному потреблению энергии системой кондиционирования воздуха (табл. 1, строка 2), которое должно обеспечить 50–60 % экономии энергии, затрачиваемой на климатизацию зданий в теплый период. Без введения таких нормативных требований здания будут продолжать оставаться обвешенными энергорасточительными сплит-системами, и у архитекторов не будет стремления искать другие решения строительства зданий в соответствии с климатом.

Существует  огромный потенциал энергосбережения при оптимизации потребления  электрической энергии системами  жизнеобеспечения здания (табл. 1, строка 3). Это относится к системам освещения зданий, расходу электроэнергии на приводы насосов в системах отопления, вентиляции, электроэнергии, потребляемой лифтами, и т. д. Программой предполагается снижение удельного потребления электрической энергии в два раза, что соответствует требованиям системы «зеленых зданий», кроме того, данные возможности подтверждаются мировым опытом.

Разработка  и введение в действие нормативов и регламентов по снижению потребления  горячей и холодной воды являются такой же значимой задачей, как и  энергоэффективность. Удельное потребление горячей и холодной воды в Москве в настоящее время составляет 240 л/чел.•сут. Необходимо уменьшение для системы «зеленых зданий» в среднем на 35 %, которое должно равняться 156 л/чел.•сут. Прогноз Мосводоканала – 160 л/чел.•сут, что полностью соответствует требованиям, предъявляемым к «зеленым зданиям».

Далее Программой предусматривается  создание нормативных документов и  механизмов стимулирования использования  нетрадиционной энергетики в московском строительстве, в том числе тепловых насосов для горячего водоснабжения, отопления и вентиляции. 

 

 

 

 

4. «Нулевые дома» .

 

Энергосберегающие дома становятся все более популярными в мире. Строительство таких домов – не только дань современной моде, желание выделиться, построить что-то необычное, ультрасовременное. Рост популярности “нулевых домов” обусловлен и чисто экономическими соображениями, возможностью сэкономить на коммунальных платежах в будущем. В статье рассмотрены примеры строительства энергосберегающих сооружений в Китае.

Здания с нулевым балансом энергии – “нулевые дома” –  постепенно завоёвывают мир. Считается, что такие дома могут функционировать  полностью автономно и вырабатывать тепло и электричество для  собственных нужд самостоятельно. Такие  сооружения не зависят или почти  не зависят от централизованных электро- и теплосетей. Солнечные коллекторы и батареи, ветрогенераторы и биореакторы интегрируют в коттеджи, павильоны, высотки и даже стадионы; используются специальные системы вентиляции и сбора дождевой воды, применяются элементы солнечной архитектуры и ряд других решений. Все это позволяет заметно экономить на эксплуатации таких зданий, а также делает не только безопасным, но и комфортным пребывание в них человека.

 

Примеры “нулевых домов”

20 сентября 2008 г. состоялось  торжественное открытие Центра  энергетических технологий в  г. Нинбо (КНР) на территории кампуса китайского филиала британского университета Ноттингема. Здание Центра спроектировала итальянская компания Mario Cucinella Architects. При проектировании были использованы принципы “нулевого дома”, позволяющие максимально полно задействовать природные возможности для терморегуляции и освещения здания.

Здание Центра вмещает  аудитории и офисы, небольшой  выставочный зал, а также несколько  лабораторий: стенды для испытания  фасадов, термическая лаборатория  для проверки конструкционных материалов, климатическая камера и аэродинамическая труба, лаборатория моделирования  солнечного освещения. Общая площадь  здания составляет 1300 кв.м и обеспечивается энергией за счёт фотоэлектрических батарей, объединенных в солнечную ферму, а также – ветряков. Здание оборудовано аккумуляторами, которые способны обеспечивать все строение электричеством в течение двух недель.

Правильное распределение  воздушных и световых потоков  в зависимости от высоты и положения  солнца над горизонтом обеспечивается специальной архитектурой сооружения. В здании пять надземных и один подземный этаж. Все они соединяются  между собой широкой шахтой, выходящей  на крышу. Этот элемент позволяет  отражённым лучам солнца проникать  вглубь, сокращая потребность в электрическом  освещении, а также задаёт пути для  воздушных потоков. На собственное  охлаждение Центр тратит всего 7-8 кВт·ч на 1 кв.м/год.

 

 

Крупнейшим “нулевым”  сооружением в Китае должна стать 300-метровая “Башня жемчужной реки” (Pearl River Tower) в Гуанчжоу, спроектированная американской компанией Skidmore, Owings & Merrill. 300-метровая 69-этажная “Башня жемчужной реки” задумана как здание нулевой энергии, то есть, оно не будет потреблять электричество из внешней сети. В башне будет выполнено специальное двойное остекление южного фасада (с вентиляцией между стёкол), способствующее снижению нагрева здания.

В Здании будут установлены автоматические жалюзи, поворачивающиеся на нужный угол по мере путешествия Солнца по небу, а также открывающиеся в пасмурную  погоду для увеличения естественного  освещения офисов. Всё это снизит затраты на кондиционирование.

Солнечные батареи будут  вырабатывать электричество, избыток  которого запасается в специальные  аккумуляторы. Кроме фотоэлектрических  панелей здесь смонтированы и  солнечные тепловые коллекторы, нагревающие  воду для обитателей небоскрёба.

Также американцы запланировали  для “Жемчужной реки” систему  сбора дождевой воды и систему  очистки и рециркуляции технической  воды (используемой, к примеру, для  слива в унитазах), что должно сократить до минимума потребность  здания во внешнем источнике влаги.

Плавные закругления стен небоскреба призваны направлять ветер  насквозь здания через 2 технических  этажа, где будут установлены ветровые турбины для производства электроэнергии. При этом здание специально спроектировано по преобладающим ветрам.

В системе охлаждения здания, которое будет работать в жарком и влажном климате, архитекторы  применили целый ряд новинок, для минимизации расходов на поддержание  микроклимата здания.

Это и пассивные осушители  вентиляционного воздуха (каналы вентиляции проходят в полах здания), и система  охлаждения воздуха в офисах с  высоким КПД. В отличие от распространённых систем централизованного кондиционирования, она основана на циркуляции хладагента по многочисленным разветвлённым каналам, также пронизывающим полы на всех этажах.

 

Другой пример “нулевого” сооружения в КНР – энергосберегающее здание, построенное для университета Синьхуа в Пекине. Здание спроектировано таким образом, чтобы минимизировать расходы на обогрев и охлаждение. Крыша-козырек с одной стор оны создает тень в жаркую солнечную погоду, с другой – вырабатывает электричеств с помощью установленных здесь солнечных батарей.

 

5.Эко-районы 21 века.

1. Япония: коттеджный городок на солнечной энергии

Недалеко от Токио (Япония) создан экологический и энергетически  независимый коттеджный городок.

Все дома в поселке обеспечиваются электричеством за счет солнечной энергии, которую аккумулируют вмонтированные в крыши солнечные батареи. Энергии хватает на отопление дома, приготовление еды и нагрев воды. При этом владельцы коттеджей имеют возможность продать избыток электроэнергии местной энергетической компании.Проект коттеджного эко-городка профинансировало правительство Японии.

2.В жилом доме  в Пятигорске организовано ГВС  за счет солнечной энергии

В Пятигорске (Ставропольский край) в подъезде жилого дома организована система горячего водоснабжения  за счет солнечной энергии. Солнечный коллектор расположен на крыше с южной стороны дома и полностью удовлетворяет потребности проживающих в доме в горячей воде. Это первый в Ставропольском крае опыт использования солнечной энергии для бытовых нужд. Стоимость эксперимента составила 300 тыс. руб.

Вакуумный солнечный коллектор площадью 4 м² состоит из вакуумных трубок, накапливающих солнечное излучение, прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Батарея поглощает инфракрасное излучение, поэтому для ее работы необязательна ясная погода. Накопленная тепловая энергия греет воду в баке емкостью 500 л. С учетом оборота воды в баке автоматически поддерживается постоянная рабочая температура около 65°С. Если из-за длительного отсутствия солнечных дней и большого водозабора мощности батареи не будет хватать, автоматически включится электрический тэн, который поддержит температуру.

3. В Беларуси построен энергоэффективный дом

В Беларуси, в деревне  Старый Лепель Витебской области, построен первый энергоэффективный дом (культурно-образовательный центр) с использованием вакуумного солнечного коллектора. Деревня Старый Лепель стала вторым после поселка Дружная на озере Нарочь местом в Беларуси, где построены энергоэффективные и экологически безопасные дома для переселенцев из чернобыльской зоны.

Вакуумный солнечный коллектор  бесплатно предоставила белорусской  стороне немецкая фирма “Парадигма Энерги унд Умвельттехник ГмбХ”. В отличие от плоского вакуумный коллектор устроен так, что потери тепла из помещения минимальны. Даже при -30°С в солнечный день энергия в коллекторе накапливается, после чего передается в накопительный бак. Отопительная система в доме полностью автономна, это достигается за счет котла с древесными пеллетами, который так же как и коллектор, передает свое тепло в накопительный бак.

4.Оренбургская  область: В поселке Экодолье построен энергоэффективный дом