Совершенствование подходов к внедрению энергоэффективных технологий при строительстве жилых зданий

Совершенствование подходов к внедрению энергоэффективных технологий при

строительстве жилых зданий Improving approaches to implementing energy efficient technologies in residential building

construction

Ь Л московский

p ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЧЛ ЖУРНАЛ

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10352 Томаев Тамерлан Казбекович,

ООО "Строй Техно Инженеринг " Tomaev Tamerlan Kazbekovich Аннотация. В статье исследован мировой опыт проектирования жилых зданий с применением технологий «зеленого» строительства.

Сегодня имеет место рост негативных антропогенных воздействий на природу, что ставить перед мировой общественностью вопрос о том, каким образом необходимо решать проблемы, возникающие при взаимодействии природы и человека.

Среди таких проблем особое место отводится программе энергосбережения и её цифровой безопасности [10-11]. Указанная проблема является новой, её поднимали специалисты ещё в конце XX века. В качестве актуальной также следует назвать проблему экологического кризиса. Значительно ухудшает экологическое состояние, наряду с другими факторами, и архитектура. К процессам возведения и эксплуатации зданий становится источником выбросов в окружающую среду значительного количества вредных веществ.

Процесс воздействия человека на природу является неизбежным, однако к задаче прогрессивного человечества является сокращение такого воздействия путем проектирование энергоэффективных жилых домов. В странах Европы, США, Канады проводятся интенсивные разработки в этой сфере.

Автор приходит к выводу, чтов России реализация архитектуры энергоэффективных зданий требует создания методологии их проектирования.За счет повышения энергоэффективности жители домов снижают свою зависимость от энерго- и

теплоцентралей,поскольку за счет энергосберегающих систем обеспечивается автономность жилой застройки

С учетом указанных технологий, становится возможным освоение для строительства домов ранее не задействованных по причине своей непригодности территорий, так как обеспечение таких зданий энергоресурсами производится автономно. Важной является такжеэкологичность строительства указанных выше домов, за счет чего возрастает качество жизненной среды и устойчивость среды обитания. Summary. The article examines the world experience of designing residential buildings using green construction technologies.

Today there is an increase in negative anthropogenic impacts on nature, which raises the question of how to solve the problems that arise in the interaction of nature and man.

Among such problems, a special place is given to the energy saving program and its digital security [10-11]. This problem is new, it was raised by experts at the end of the XX century. The problem of the environmental crisis should also be mentioned as relevant. Architecture, along with other factors, significantly worsens the environmental condition. By the processes of construction and operation of buildings becomes a source of emissions into the environment of a significant amount of harmful substances.

The process of human impact on nature is inevitable, but the task of progressive humanity is to reduce such impact by designing energy-efficient residential buildings. Intensive developments in this area are being carried out in Europe, the United States, and Canada.

The author concludes that the implementation of energy-efficient buildings in Russia requires the creation of a methodology for their design.By increasing energy efficiency, residents of homes reduce their dependence on energy and heat centers,since energy-saving systems ensure the autonomy of residential development

Taking into account these technologies, it becomes possible to develop territories that were not previously used for the construction of houses due to their unsuitability, since the provision of such buildings with energy resources is performed independently. It is also important that the above-mentioned houses are built in an environmentally friendly manner, which increases the quality of the living environment and the stability of the habitat.

Ключевые слова: энергоэффективные технологии, строительство, энергоресурсы, «зеленое строительство».

Keywords: energy-efficient technologies, construction, energy resources, " green construction.

Введение. На современном этапе достаточно актуальными являются проблемы экологического характера. Так, отмечается рост негативных антропогенных воздействий

на природу, что ставить перед мировой общественностью вопрос о том, каким образом необходимо решать проблемы, возникающие при взаимодействии природы и человека.

Среди таких проблем особое место отводится программе энергосбережения. Указанная проблема является новой, её поднимали специалисты ещё в конце XX века. Впервые использование энергии эффективных систем при проектировании зданий приобрело остроту послемирового энергетического кризиса 1973-1974 гг., когда стал ощущаться дефицитэнергетических ресурсов. В указанный период многие европейские страны осуществляли энергопотребление только на основе квот [5].

В нашей стране на сегодняшний день примерно 20% всех энергоресурсов направляется на отопление и обслуживание зданий, 90% энергии, идущей на эксплуатацию зданий, расходуется на отопление. При этом, если промышленные здания расходуют 35-45% от указанного объема, то расход жилых зданий превышает указанный показатель в полтора раза и составляет 45-55 %. Подобный расход энергии несвойственные одной стране в мире.

В качестве еще одной актуальные проблемы следует назвать экологический кризис. Значительно ухудшает экологическое состояние, наряду с другими факторами, и архитектура. К процессам возведения и эксплуатации зданий становится источником выбросов в окружающую среду значительного количества вредных веществ.

Процесс воздействия человека на природу является неизбежным, однако к задаче прогрессивного человечества является сокращение такого воздействия путем проектированиеэнергоэффективных жилых домов. В отличие от России, европейские страны проводят интенсивные разработке данной области. США и Канада ставят перед собой цель снизить воздействие на окружающую среду, внедряя в архитектуру системыэнергосбережения, а также применяя при проектировании принципы экологической архитектуры.

Методы исследования. В работе применялся метод сравнения, сопоставления, аналитический метод.

Результаты. Возникновение так называемой «зеленой» архитектуры относят к периоду 1970-х годов ХХ века, когда возник и развивался мировой энергетический кризис. Изначально данный вид архитектуры получил развитие на территориях, где климат был теплым, а зима - непродолжительной (Средиземноморье, Австралия и пр.). Именно в данный период мир начинает задумываться о необходимости сохранить природные ресурсы.

Также в указанный период произошло уплотнение городской среды ии снижение коэффициента озеленения городов. Все вышеназванное, а также рост количества транспорта, загрязняющего города, создает агрессивную среду вокруг человека. Указанную проблему позволяет решить «зеленая» архитектура [1].

«Зеленое» строительство в течение последних лет широко развивается в США (LEED), в Великобритании (BREEAM), в Германии (NDBG), а также в других странах. При этом необходимо сказать, что «зеленые» стандарты строительства внедряются на правительственном уровне [2].

Стандартизация и нормирование «зеленой архитектуры» получило старт в 1990 году, в Великобритании, разработчиком выступилакомпания BRE Global. Данные стандарты разрабатывали девелоперы, ученые и экологи, а метод, разработанный ими, получил название BREEAM. Данная система позволяет оценить строительный проект по балльной системе с учетом различных аспектов безопасности жизнедеятельности, а также влияния на окружающую среду и комфорта. «Указанная система оценивается по таким параметрам: управление, здоровье, транспорт, энергия, вода, материалы, утилизация отходов, загрязнение и использование земельных участков» [4].

Еще одна система стандартизации - LEED - была разработана в 1993 году, автором разработки явилась компания U.S. GreenBuildingCouncil. В основе разработки данной системы лежалиэкологические стандарты, а их целью было снижение отрицательного влияния зданий на окружающую среду. Как и вышеназванная система, LEED базировалась на рейтинговой оценке.

В 2003 году австралийские специалисты разработали и внедрили рейтинговую систему сертификации GreenStar, в которой оценку зданий осуществляли по 9 категориям: управление, качество внутренней среды, энергия, транспорт, вода, материалы, землепользование и экология, выбросы, инновации.

Следующей системой стандартизации в рамках экологической архитектуры следует назвать немецкую систему сертификации DGNB. «В ее основе лежат 6 категорий: социум, культура, экология, экономика, функциональность, процессы, техническое качество, территория» [4]. Если указанные выше системы большей частью носили рекомендательный характер, то система DGNB опиралась на обязательную экономическую эффективность «зеленых» зданий.Также особое внимание разработчиками системы DGNB уделялось архитектурному облику здания.

Во Франции также была разработана система HQE (Высококачественный Экологический Стандарт), в основе которой лежали принципы устойчивого развития.

Целью данной системы выступало снизить все энергетические издержки здания, повысить его визуальную привлекательность, осуществлять контроль над качеством ресурсов и пр [4].

Обсуждение. Впервые энергоэффективные здания появились в Германии, Дармштадте в 1991 году. После, в период 90-х годов, было построено около 220 энергоэффективных домов в других европейских странах.

Все указанные здания были построены с учетом ряда требований:

- социальных (создание благоприятной окружающей среды, повышение качества уровня жизни);

- экологических и энергетических (возобновляемые источники энергии, повторное использование ресурсов и пр);

- климатических (учет особенностей территории строительства).

В литературе отмечено, что за рубежом энергоэфективная архитектура применялась в три этапа

Так, в 1970-е года на первый план выходили теплотехнические характеристики зданий. Авторами первого такого энергоэффективного здания выступалиНиколас и Эндрю Исаак. В разработанном ими проекте основной акцент был сделан на снижение энергопотребления в здании целом.

В период 1990-х - 2000 годов«жилище начинает соединять в себе высокотехнологичные энергоэффективные системы и качественную современную архитектуру» [3].

На современном этапе, в начале Х1Х века, и архитектура, и энергоэффективные системы слиты воедино и решают единую задачу. Так, на основе инженерных решений разрабатываются архитектурные решения зданий.

Современные концептуальные подходы к проектированию жилых зданий основаны на том, что от окружающей среды зависит и качество жизни возводимых зданий. Это позволяет утверждать, что развитие архитектуры и строительства происходит с учетом потребностей каждого конкретного человека [6].

Достаточно часто при проектированиеэнергоэффективных зданий применяются системы получения энергоресурсов с использованием солнечной радиации. Она применяется для организации в жилых домах отопления и горячего водоснабжения, а при необходимом и о количестве солнечная радиация может полностью удовлетворить потребность жителей в той или иной энергии.

В качестве примера подобных зданий следует назвать жилой дом в Принстоне (США, 1997г.), дом в Санта-Фе (США, 1978г.), проект «Солнечный город» (арх.Н.Фостер). Примером использования ветровой энергии в жилище является жилой дом «Strata» в Лондоне. По своей высоте (147 метров) он превосходит все жилые дома Лондона [6].

Верхняя часть здания оснащена тремя турбинами, в каждой из которых имеется 5 лопастей вместо 3, это служит снижению шума и вибрации. Производительность одного генератора составляет 19 км ч.

Перед турбинами не была поставлена цель обеспечить созданиевсего объема энергии, необходимой жильцам дома, но при этом вместе с другими энергосберегающими системами сокращение расходов энергии используемые жителями составляет около 10%. Ориентация здания позволяет сделать максимальном использовании и ветровой энергии в течение всего года.

По расчетам инженеров здание будет вырабатывать в год 50 МВт-часов электроэнергии, при скорости ветра 60 км/ч.

Концепция «Passive House» (пассивный дом) была совместно развита в мае 1988 г. доктором Вольфгангом Файстом, профессором Бо Адамсоном (Университет в г. Лунд, Швеция).

Первым реализованным энергоэффективным или пассивным было здание в г. Дармштадт, р-н Кранихштайн, в 1991 г.

Это здание нуждается в столь малом количестве тепла, что можно было бы действительно отказаться от отдельной системы отопления. Теплоизоляция и рекуперация тепла являлись решающими компонентами. Дополнительно к этому были применены солнечные коллекторы для нагрева горячей воды и грунтовый теплообменник для предварительного нагрева свежего воздуха. Крыша покрыта гумусом, а наружные стены были отделаны минеральной штукатуркой. Также в доме была качественно выполнена теплоизоляция: теплоизоляционный слой был отделен от внутренних помещений благодаря сплошной внутренней штукатурке и пароизоляционному слою, выполненному без разрывов. Теплоизоляционная оболочка имеет высокие теплотехнические свойства уже 15 лет. Важным фактором теплоизоляции также являлось тройное остекление окон .

Именно благодаря высокой оценке экспертов и хорошим результатам этого проекта с 1996 года началось активное внедрение направления энергоэффективных зданий.

В 1979 году было построено энергоэффективное здание в Отаниеми (Otaniemi) близ Хельсинки. Авторами проекта стали инженеры фирмы, работавшие под руководством

архитектора Хеймо Каутонена. Энергосберегающие решения были разработаны талантливым финским ученым Юхой Габриэльсоном.

Теплоизоляция ограждающих конструкций имеет значительно улучшенные характеристики, что также приводит к уменьшению теплопотерь. Кроме того, сами ограждающие конструкции имеют высокую теплоемкость, за счет чего повышена теплоустойчивость здания, накапливается тепло.

Вентилируемые окна имеют одинарное стекло во внутреннем переплете и трехслойный стеклопакет в наружном переплете. В нижней части внутреннего переплета имеется узкое входное отверстие. Через него воздух из помещения попадает в межстекольное пространство, где забирает на себя значительную часть тепловой энергии солнечной радиации. То есть вентилируемые окна работают как солнечные коллекторы. Они дают возможность использовать для нагрева воздуха до 55 % солнечного тепла.

В основании здания располагается система аккумулирования тепла солнечной радиации, и это снижает нагрузку на отопительную систему. Здание отличается минимальными утечками воздуха за счет герметизации конструкций.

Существует район энергоэффективных зданий, построенных в 2000 г. Он располагается в Германии, г. Фрайбург. Главные достоинства проекта района Вобан относятся к сфере энергоэффективности и альтернативной энергетики.

Все здания очень хорошо утеплены. В них установлены системы рекуперации энергии, которые позволяют «отбирать» энергию у выходящего из дома теплого воздуха. В большинстве домов используют солнечные батареи для производства электричества и солнечные коллекторы для получения горя- чей воды. В части домов для отопления и производства электричества применяются котлы, где сжигаются деревянные пеллеты. В районе установлены тепловые насосы, позволяющие использовать энергию земных недр.

Основная часть района Вобан - это сотня домов, построенных по стандартам сверхнизкого потребления энергии (стандарт Passivhaus, «Пассивный дом»). Эти здания-термосы настолько хорошо утеплены, что для их обогрева не требуется отопительных систем. По сути, они могут отапливаться за счет солнечной энергии, попадающей через окна, а также энергии, выделяемой людьми и электроприборами.

Таким образом, описанные выше решения, применяемые специалистами разных стран и направленные на повышение энергоэффективности зданий, могут выступить примером для ориентации отечественных инженеров и архитекторов.

Вывод

В нашей стране реализация архитектуры энергоэффективных зданий требует создания методологии их проектирования.

За счет повышения энергоэффективности жители домов снижают свою зависимость от энерго- и теплоцентралей,поскольку за счет энергосберегающих систем обеспечивается автономность жилой застройки

Также, с учетом указанных технологий, становится возможным освоение для строительства домов ранее не задействованных по причине своей непригодности территорий, так как обеспечение таких зданий энергоресурсами производится автономно. Немаловажным фактором выступает иэкологичность строительства указанных выше домов, за счет чего возрастает качество жизненной среды и устойчивость среды обитания.

Список литературы

1.Беляев, B.C., Степанова, В.Э. Об использовании альтернативных источников энергии/

B.С.Беляев, В.Э.Степанова//Жилищное строительство-2005.- №10.-С.15-16.

2.Бродач, М.М. Многоэтажное энергоэффективное жилое здание в НьюЙорке/ М.М.Бродач, Н.В .Шилкин//АВОК.- 2015.- №4.

3.Граник, Ю.Г. Формирование новых типов энергоэффективных жилых зданий/ Ю.Г.Граник, А.А. Магай, В.С.Беляев// Жилищное строительство.-2013.- №10

4. Иовлев В.И. Экология архитектурного пространства // Жилищное строительство. -2007. - №7. - С. 10-12

5. Ильичев, В.А. Россия и мир: экономия ресурсов в строительстве//Архитектура и строительство Москвы.- 2014.- №2-3.-С.72-81.

6. Табунщиков, Ю.А., Бродач, М.М., Шилкин, Н.В. Энергоэффективные здания/ Ю.А.Табунщиков, М.М.Бродач, Н.В.Шилкин// М.: АВОК-ПРЕСС, 2015 .- 200с.

7. Алмакаева, Ф.М., Алмакаева, Э.Ф. Долговечность строительных конструкций технических сооружений нефтехимических комплексов // Вестник КГТУ. Казань, 2014.

C.221 - 223.

8. Алмакаева, Э.Ф. Необходимость усовершенствования методик определения остаточного ресурса зданий промышленного назначения./Э.Ф. Алмакаева, А.П. Исмаилов, Ф.М. Алмакаева//Тенденции развития химии, нефтехимии и нефтепереработки: сб. тр. науч.-практич. конф. -Нижнекамск: НХТИ (ф) КНИТУ, 2015, Т. 1. -С. 167 -169.

9. Алмакаева, Э.Ф.. Состояние проблемы выбора металлоконструкций в строительстве//Устойчивость, безопасность и энергоресурсосбережение в современных архитектурных, конструктивных, технологических решениях и инженерных системах

зданий и сооружений: сб. тез. III Всероссийской молодежной конф. - Москва: МГСУ, 2012 - С.21-22

10. Бегишев, И.Р., Бикеев, И.И. Преступления в сфере обращения цифровой информации. - Казань: Изд-во «Познание» Казанского инновационного университета, 2020. - 300 с.

11. Бегишев, И.Р. Безопасность критической информационной инфраструктуры Российской Федерации // Безопасность бизнеса. 2019. № 1. С. 27-32.

12. Ерофеев Ю.В. Дискурсивные особенности комических креолизованных текстов серии differenze linguistiche ("языковые различия") Известия Волгоградского государственного педагогического университета. 2019. № 8 (141). С. 224-231.

References

1. Belyaev, B. C., Stepanova, V. E. On the use of alternative energy sources/ V. S. Belyaev, V. E. Stepanova / / Housing construction-2005. - №10. - P. 15-16.

2. Brodach, M. M. multi-Storey energy-efficient residential building in new York/ M. M. Brodach, N. V. Shilkin/ / AVOK.- 2015.- №4.

3. Granik, Yu. G. Formation of new types of energy-efficient residential buildings/ Yu. g. Granik, A. A. Magay, V. S. Belyaev/ / Housing construction. -2013. - №10

4. iovlev V. I. Ecology of architectural space / / Housing construction. - 2007. - №7. - Pp. 10-12

5. Ilyichev, V. A. Russia and the world: saving resources in construction//Architecture and construction of Moscow.- 2014.- №2-3.-P. 72-81.

6. Tabunschikov, Y. A., Brodach M. M., Shilkin, N. In. Energy efficient buildings/ Y. A. tabunschikov, M. brodach, N. In.Shilkin// Moscow: AVOK-PRESS, 2015 .- 200C.

7. Almakaeva, F. M. Almakaeva, E. F. Durability of building structures technical installations petrochemical complexes // Bulletin of KSTU. Kazan, 2014. Pp. 221-223.

8. Almakayeva, E. F. the Need to improve methods for determining the residual resource of industrial buildings. / E. F. Almakayeva, A. P. Ismailov, F. M. Almakayeva//Trends in the development of chemicals, petrochemicals and oil refining: sat. Tr. scientific.-practical. Conf. -Nizhnekamsk: NKHTI (f) KNITU, 2015, Vol. 1. - P. 167 -169.

9. Almakayeva, E. F. State of the problem of choosing metal structures in construction//Sustainability, safety and energy saving in modern architectural, structural, technological solutions and engineering systems of buildings and structures: TEZ collection. III all-Russian youth conference-Moscow: MGSU, 2012-P. 21-22

10. Begishev, I. R., Bikeev, I. I. Crimes in the sphere of digital information circulation. - Kazan: publishing house "Cognition" of Kazan innovation University, 2020. - 300 p.

11. Begishev, I. R. Security of critical information infrastructure of the Russian Federation / / business Security. 2019. no. 1. Pp. 27-32.

12. Discursive features of comic creolized texts of the differenze linguistiche series ("language differences") Erofeev Yu. V. Proceedings of Volgograd state pedagogical University. 2019. No. 8 (141). Pp. 224-231.