№58
Июнь 2017
ISSN
1990-4126

English

«Архитектон: известия вузов» № 38 - Приложение Июль 2012

Архитектура


 Камуля Янина Александровна

аспирант НИИСФ.
Научный руководитель:
доктор технических наук,
профессор В. К. Савин.
Научно-исследовательский институт строительной физики,
г. Москва, Россия

СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЕМКОСТИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ


УДК: 502:72

В статье рассмотрены способы уменьшения энергоемкости в строительстве на уровне архитектурно - проектных решений, на уровне применяемых технологий при возведении и эксплуатации зданий, на уровне применяемых конструктивных и отделочных материалов. Для оценки воздействия сооружения на окружающую среду рассматривается метод «черного ящика» – с анализом входящих и выходящих потоков. Приведены примеры реализации энергоэффективных зданий в разных странах.

Ключевые слова: энергоэффективные здания, энергоемкость материала, экологичные технологии, альтернативная энергетика


В ХХI в. человечество среди многих нерешенных задач столкнулось с новой – нехваткой ресурсов. Эта проблема приобрела свою остроту благодаря: экстенсивному росту и инертности экономики, ориентированной не на улучшение технологии, на вовлечение все новых ресурсов и новых потребителей (крутящих маховик общества потребления) все это приводит к слабой информированности, и мотивированности населения, отсутствию «экологической» нравственности способной противостоять прибыльности и роскоши как мерилу благополучия.

Примерная структура потребления первичных энергоресурсов отраслями народного хозяйства России в 2006 г. приведена на рис.1 [1, С.114].

Рис.1. Примерная структура потребления первичных энергоресурсов отраслями народного хозяйства России в 2006 г. 

Как видно из рисунка, практически половина энергоресурсов тратится на строительство, эксплуатацию, реконструкцию и утилизацию зданий и сооружений (550 млн.), наибольшие энергозатраты идут на эксплуатацию гражданских зданий.

Потенциал энергосбережения в целом по России составляет порядка 300-350 млн.тут в год [1, С. 119]. В области строительства его можно оценить в 100-150 млн.тут. год [1,C. 119]. При умелом и разумном хозяйствовании без увеличения потребления энергии можно только за счет экономии энергии ежегодно строить и сдавать в эксплуатацию значительно больше жилья.

Повышение энергоэффективности является комплексной задачей многих отраслей народного хозяйства. Совокупное рассмотрение вопросов геологоразведки, добычи, переработки топлива в энергию и природных ресурсов в товары, их транспортировки до конечных потребителей позволит значительно увеличить производительность труда и энергоемкость строительства.

За действиями ученых и специалистов различных отраслей должна стоять грамотная политика государства в экономико- правовых вопросах. В современной ситуации можно выделить ряд острых проблем, требующих немедленного решения, среди которых:

- уход государства из сектора строительства жилья как крупного и надежного заказчика, что повлекло неразбериху в управлении и межорганизационном взаимодействии;
-уход государственного капитала, дробление инвесторов строительного сектора с их частыми банкротствами и махинациями с перепродажей недвижимости, завышением цены м2 жилья в погоне за окупаемостью и быстрым возвратом банковских кредитов;
- бюрократия и взяточничество в сфере согласования проектной документации, приемки объектов в эксплуатацию приводит к увеличению цены того же м2 жилья, т.к. эти «затраты» закладываются в стоимость;
-отсутствие нормативных актов, направленных на поощрение заказчиков, проектировщиков и строителей к строительству энергоэффективных зданий, которые имеют больший срок окупаемости, но более надежны и дружелюбны окружающей среде.

В конечном счете большая дороговизна жилья, его недоступность молодому населению ведет к ухудшению демографической ситуации в стране, ослаблению экономики и препятствует процветанию государства.

Предлагаются следующие меры для решения означенных вопросов:
- усиление роли государства в управлении строительной сферой в целях упорядочения разнонаправленности интересов участников процесса строительства и эксплуатации зданий; - объединение промышленности строительных материалов и строительного комплекса в единую строительную отрасль;
- организация государственных строительных банков в целях инвестирования строительства; - прекращение в регионах под предлогом улучшения комфортных условий сноса 5-12- этажных зданий, не выработавших свой ресурс;
- восстановление Единой энергетической системы России.

Для оценки экологического качества выбираемых материалов, а также для комплексной оценки воздействия сооружения на окружающую среду используется анализ жизненного цикла продукта (ЖЦП), см.рис. 2 [3].

Рис.2. Схема жизненного цикла продукта

Методологией анализа ЖЦП (материала), установленной международными стандартами ИСО 14041-14044, предусмотрены оценочные показатели воздействия на окружающую среду: усиление парникового эффекта, разрушение озонового слоя в стратосфере, повышение кислотности почв, фотосмог в нижних слоях атмосферы, переудобрение почв и минерализация водоемов, опасность для здоровья человека, повреждение экосистем, затраты энергии, дефицит ресурсов и отходы. В анализе ЖЦП учитываются все стадии физического существования продукта, потребляемые на каждой из этих стадий природные ресурсы и получающиеся вторичные продукты, выбросы и отходы. (рис. 3) [3].

Рис.3. Вариант системного анализа ЖЦП

Входящие и выходящие потоки значительно воздействуют на среду обитания, изымая из нее ресурсы на создание или утилизацию. Решение проблемы в данной модели находят в приближении к замкнутому циклу, подобному природной устойчивой системе. В процеесе перехода к экологичному и устойчивому строительству ставятся следующие задачи:
1) избежать необоснованного употребления сырья и материалов при строительстве и эксплуатации, снижение удельных энергозатрат за счет применения энергосберегающих технологий и проектных решений на стадии рабочего проектирования;
2) применять вторичное и возобновляемое сырье;
3) минимизировать отходы производства.

1. Уменьшение чрезмерного употребления сырья и материалов включает:

  • решение вопросов выгодного и энергоэкономного размещения на стадии проекта на градостроительном уровне;
  • сокращение потребностей в автомобилях и поощрение пешеходов, использование велотранспорта и иных альтернативных видов транспорта;
  • поддержание развития небольших городов и сельских населенных пунктов;
  • ограничение роста городов и контроль за их ростом;
  • укрупнение объектов, применение компактных объемно- планировочных композиций, уменьшение площади открытых поверхностей, контактирующих с наружным воздухом и объема отапливаемой части здания (соединение 10 домов квадратной формы в плане в одно здание - вместо 40 наружных стен дает 22, следовательно, экономия при строительстве и эксплуатации = 45%). Преимущество гладкостенных зданий (в условиях холодного климата России) без оребрения (балконов, эркеров) перед домами-радиаторами для уменьшения теплоотдачи. Плотное размещение инженерного оборудования - сокращение длины трубопроводов водоснабжения, труб теплоносителей, канализации; увеличение объемов строительства без дополнительных затрат до 25% в случае сооружения пятиэтажных зданий без лифтов [5];
  • снижение этажности жилых домов;
  • стимулирование развития коллективного и индивидуального жилья с приусадебными участками;
  • выбор планировочных схем в зависимости от климата региона и экспозиции участка. Правильная ориентация по сторонам света – экономия на вентиляции и отоплении (экономия на потреблении изоляционных материалов, производство которых также нагружает окружающую среду), освещении;
  • максимальное использование систем естественной вентиляции и теплоснабжения в планировке: использование рекуператоров тепла, пассивных систем обогрева солнечной радиацией. Использование бактерий при очистке сточных вод в системе канализации.
  • использование зимних садов в качестве термальных буферных зон, смягчающих микроклимат в помещении;
  • использование «гибких» планировок и универсальных конструктивных схем (колонный остов предпочтительнее стенового, т.к. планировка легко варьируется и приспособляется к пространству, не требуя больших перестроек);
  • ремонт и реконструкция, как альтернатива сносу, с максимальным сохранением и бережным отношениям к уже существующим элементам конструкции и отделки. (на всех уровнях производства – от бытовой техники, непригодной к ремонту, до здания, в котором эта техника располагается).

2. Рациональное применение природных богатств возможно с помощью использования:

  • возобновляемого сырья, которое можно восстанавливаеть за короткий период ( 1-100 лет): древесина, природные смолы. При использовании характерно отсутствие необходимости в существенной переработке;
  • возобновляемые источники энергии – солнечная, геотермальная, ветровая, энергия морских волн, течений, приливов и океана, энергия биомассы, земного ядра гидроэнергия, низкопотенциальная «тепловая» энергия, гравитации, магнитного притяжения земли и др. Существенные преимущества – экологическая чистота происхождения и неисчерпаемость.
  • биоэнергетика ( биогазные установки; утилизация сточных вод; топливо из соломы и прочей органики);
  • использование «вторичного» сырья – органического и неорганического происхождения – из отходов отслужившего свой срок продукта;
  • использование старых строительных материалов в качестве заполнителей для новых конструкций (бетон, кирпич, целлюлозные волокна из старых газет в качестве теплоизоляционного материала);
  • использование «попутных» продуктов производства (сульфогипс – «химический» гипс, образующийся в очистных сооружениях электростанций; интеграция промышленного и аграрного секторов: строительство культивационных сооружений вблизи крупных энергетических объктов (ТЭЦ, АЭС, ГЭС), сбрасывающих технологическое тепло).

3. Минимизация отходов через комплексное использование сырья с получением минимального количества отходов.

Улучшение экологической ситуации в строительстве на градостроительном уровне

Начиная с XIX в., по мере свершения индустриальной революции, в странах западного мира, в крупных городах, резко обострились проблемы социального, экономического и экологического характера. Архитекторы и градостроители стали выдвигать различные теории в поисках решения сложившейся ситуации.Развитие концепций современного города можно представить в более обобщённом виде следующим образом:

  • 1890-е гг. – “город-сад”, “линейный город”;
  • 1900-е гг. – индустриальный город;
  • 1930-е гг. – функциональный город;
  • 1950-60-е гг. – пространственный, мобильный город;
  • 1980-90-е гг. – средовой подход в градостроительстве, социальная экология города;
  • 1970-2000-е гг. – экогород, устойчивый город [6].

Интересна закономерность чередования урбанистских и дезурбанистских подходов в зависимости от тенденций социально- экономической и политической жизни общества: так, в период войн, разрушений и нарастания милитаристских настроений преобладает технократическо- урбанистский подход, в мирное созидательное время, в период нарастания научного потенциала – преобладают дезурбанистские взгляды в градостроительной теории.

В рамках обсуждения и решения вопросов жилищной проблемы в глобальном масштабе в 1996 г. по инициативе ООН состоялась конференция Хабитат II. Среди итоговых постановлений были следующие рекомендации:

  • приоритет регионализма – развитие энергетически безопасных и недорогостоящих методов строительства, производства и распространения соответствующих строительных материалов, производство местных строительных материалов на основе максимального использования местных ресурсов;
  • поощрение инженеров, архитекторов, проектировщиков, подрядчиков и их заказчиков к проектированию и строительству энергоэффективных сооружений и объектов путём использования местных ресурсов;
  • в сфере транспорта первоочередное внимание следует уделить сокращению ненужных перевозок, разработке политики в области транспорта, которая опиралась бы не на использовании автотранспорта, а иных альтернатив;
  • важно поощрять оптимальное сочетание средств передвижения, включая передвижения пешком, на велосипеде и общественном транспорте, путём территориального планирования и принятием нормативных мер;
  • важно многообразие населенных пунктов – один из ключевых факторов для построения справедливого и устойчивого общества, поэтому большое значение имеет сохранение традиционных форм расселения в сельской местности. В начале XXI в. значительная часть населения будет по-прежнему проживать в сельских населённых пунктах. Для устойчивого будущего на планете этими сельскими населёнными пунктами следует дорожить и необходимо их поддерживать [6].

Среди реализованных строений, отвечающих основным принципам доктрины Хабитат –II, можно выделить два направления: урбореконструкция ( преобладает в Европе, где решена потребность в строительстве нового жилья и новых городов) и строительство экопоселений, социально-технических систем, с локальной переработкой мусора, канализации и применения безотходных технологий для тепло- и водоснабжения, использования солнечной энергии ( Европа и страны СНГ, Индия, Австралия).

Широко урбореконструкция распространена в Европе. Преобразование устаревшей застройки в современное комфортабельное жильё и общественные учреждения, отвечающие принципам устойчивой архитектуры, затрагивает как небольшие объекты, состоящие из нескольких домов, так и крупные районы жилой или промышленной застройки. Среди них :

  • реконструкция лечебных зданий и переоборудование их под жильё и общественные учреждения в районе Вильхельмина, Амстердам, Нидерланды;
  • жилое поместье Аарепарк в г. Соловуры, Швеция;
  • восстановление жилого района в Колдинге, Германия.

При реконструкции восстановливают несущие конструкции зданий, утепляют стены, оконные и дверные проёмы, меняют инженерное оборудование, с использованием автономных систем жизнеобеспечения. Предусматривается сбор и использование дождевой воды, оснащение элементами солнечной энергетики, может проводиться общая перепланировка жилых территорий и комплексное благоустройство и озеленение.

Другим направлением экологизации среды обитания человека является строительство новых экодеревень – социально-технической системы с локальной переработкой мусора, канализации, применением безотходных технологий для тепло- и водоснабжения, использование энергии альтернативных источников.

Среди реализованных экопоселений за рубежом можно назвать:

• «Солнечную деревню» (Пефки, Греция), где широко использованы самые разные системы солнечной энергетики (пассивные и активные), которые комбинируются с различными типами застройки (низко- и высокоплотной, мало- и среднеэтажной и т. п.);

• “Бетховенский парк” в пригороде Кёльна (Германия), состоящий из 4-5-этажных домов на 385 квартир,где достопримечательностью является пруд, вокруг которого группируются основные постройки. Интенсивное озеленение квартала придаёт ему парковое качество [6].

В отечественном градостроении экологизация трактовалась как озеленение и снижение негативного воздействия производства на окружающую среду и случаев строительства экодеревень пока нет. Однако есть примеры создания поселения с идеей социокультурной однородности (общинности) и органического включения в природную среду: наукограды , среди которых и Новосибирский Академгородок. Более того, это уникальный пример социально-экологической системы, способной быть ячейкой будущей ноосферной цивилизации. Вместе с тем, это возможный пример реализации города как части системы, воплощающей в своих основных чертах национально-исторические, хозяйственно-бытовые традиции русского народа, его культурные, психологические особенности и ценностные ориентиры [7].

Строительный сектор экономики – сложная система, взаимодействующая со многими отраслями народного хозяйства и оказывающая непосредственное воздействие на удобство жизни людей как в плане организации среды обитания, так и экологического воздействия на микроклимат городов и состояние окружающей природной среды. Это самый ресурсоемкий участник производственных процессов в стране. Важно, чтобы принятие серьезных решений основывалось на верном энерго-экономическом исследовании явлений внутри строительной сферы. Никакое изучение невозможно без единой системы единиц, заключающих в себе объективную информацию о субъекте исследования. Важно, чтобы подсчет энергетической стоимости того или иного производства товаров велся в едином масштабе цен, независимых от воли государств или группы людей, не в денежных, а в энергетических единицах – киловатт-часах. В ходе этого количественного анализа выявятся различные факторы и зависмости, которые дадут возможность минимизировать энергетические затраты строительной отрасли, а также наметить статегический путь развития строительной отрасли. Только комплексный подход и правильные решения архитектурно-планировочных, транспортных, энергетических задач помогут улучшить организацию жизни по части энергоэффективности и экологичности.


Библиография

  1. Савин В.К. Строительная физика. Энергоэкономика / В.К. Савин. – М.:Лазурь, 2011.
  2. Дэй К. Места, где обитает душа: Архитектура и среда как лечебное средство / К. Дэй. – М.: Лазурь, 2000.
  3. Князева В.П. Экологические аспекты выбора материалов в архитектурном проектировании / В.П. Князева. – М.: Архитектура-С, 2006.
  4. Сидорова А.И. Экоград : утопия и реальность [Электронный ресурс]/ Сидорова А.И. // «Архитектон: известия вузов» № 30 - Приложение Июль 2010//Archvuz.ru – Режим доступа: http://archvuz.ru/2010_22/14 ( Дата обращения 14.03.2012)
  5. Савин В.К. Энергоэкономика и энергоэффективность строительства / В.К. Савин // Российский строительный комплекс. – 2011. – ноябрь.
  6. Григорьев В.А., Огородников И.А. Экологизация городов в мире, России, Сибири: аналит. обзор / В.А. Григорьев. – Новосибирск : ГПНТБ СО РАН, 2001. – (Сер. Экология. Вып. 63).
  7. Марков Ю. Экопоселения как элемент национальной стратегии [Электронный ресурс] / Ю. Марков // nsc.ru – Режим доступа: http://www.nsc.ru/HBC/article.phtml?nid=393&id=14 (Дата обращения 22.03.2012)


ISSN 1990-4126  Регистрация СМИ эл. № ФС 77-50147 от 06.06.2012 © УрГАХУ, 2004-2017  © Архитектон, 2004-2017