Экостроительство. Оценка эффективности строительства и эксплуатации экодома

Система DGNB объемлет все важные моменты «устойчивого»  строительства и «отмечает» выдающиеся строения по категориям: золото, серебро, бронза. Все критерии стандарта разделены  на шесть разделов: функциональное и социально-культурное качество, техническое качество, экономика, экология, расположение, управление процессом. Значимость каждой категории влияет на ее значение в суммарной оценке здания. Данный сертификат в количественном выражении отражает всестороннее качество здания. 

Социально-культурные и функциональные, экологические, экономические качества имеют одинаковый «вес»: 22,5% каждый. Категория процесса имеет значимость в 10%, а категория расположения в общую оценку не входит, но рассматривается отдельно.

DGNB созданы системы,  готовые для использования и адаптированные на международном уровне, для абсолютно разных типов зданий (институциональных, коммерческих, жилых, промышленных). 

Высокая степень  гибкости отличает эту систему сертификации. 

Тип здания, которое  будут оценивать, влияет на значимость критерия. Поэтому каждый тип здания и каждая версия сертификационной системы отличаются и обладают своей собственной оценочной матрицей.

3. ПОНЯТИЕ «ЭКОДОМ»

Рассмотрев  мировые практики, достижения и цели, думаю, пришло время более подробно остановиться на экостроительстве как на процессе, и на его результате – как на объекте эксплуатации. Как мы уже поняли, в развитых странах это термин «экодом» отнюдь не новинка, более того уже десятки лет действуют законы и регламенты строительства «энергоэффективных» зданий. Глобальный мировой тренд в области технологий строительства домов – переход к энергонезависимым и энергоактивным зданиям. Ожидается, что к 2016-2018 гг. ведущие европейские страны выйдут на уровень энергопотребления менее 15 кВтч на 1 кв.м в течение отопительного сезона. Наша страна только вступает на путь регулирования экологичности и энергозатратности строений и, к сожалению, на данный момент, фактических изменений в положительную сторону совсем мало. Но… запасы ископаемых энергоносителей на исходе, и рано или поздно нам всем придется учиться экономить потребляемые природные блага. Несомненно, ресурсы будут дорожать, и  требования государства к энергоэффективности зданий будут только ужесточаться. Учитывая выше сказанное, можно смело полагать, что Экодом – тенденция будущего. Что же входит в концепцию Экодома? Основных положений два: энергия и ресурсы в экодоме сберегаются и оптимально используются, а с другой стороны энергия вырабатывается из экологически чистых локальных источников.

4. ПАРАМЕТРЫ ЭФФЕКИВНОСТИ ЭКОЗДАНИЙ

Разделяют несколько  основных параметров эффективности  экодома.

Энергоэффективность

Энергоэффективность - это оптимальное количество затрачиваемых  топливно-энергетических ресурсов для  осуществления полезной деятельности с рациональным использованием современных технологий и охраны окружающей среды. Энергоэффективность характеризуется уровнем энергоемкости - количеством затрачиваемых топливно-энергетических ресурсов для осуществления полезной деятельности. Энергоэффективность можно повысить за счет энергосбережения - мер по снижению затрачиваемых топливно-энергетических ресурсов для осуществления полезной деятельности.

Можно вести  один и тот же образ жизни или  производить одинаковые виды товаров  и услуг по сравнению с кем-либо и в то же время затрачивать на это в два-три раза больше энергии. В этом отношении Россия - отсталая страна. Энергоемкость ВВП России в 2,3 раза выше среднемирового уровня. В частности мы по этому показателю хуже Индии в 1,6 раза; Китая в 1,8 раза; США в 2 раза; Японии в 6 раз.

Энергоэффективность здания определяется не только его  дизайном и применением специальных  технологий строительства. Обязательным элементом «эко-дома» является оптимизация  энергопотребления с использованием энергосберегающих технологий. Например, освещение экодома может быть только  светодиодное. Такие лампочки потребляют в 8 раз меньше энергии, чем обычные лампы накаливания и почти в 2 раза меньше чем люминесцентные. Светодиодные светильники очень долго служат и в отличие от люминесцентных не содержат ртути и их утилизация безопасна для окружающей среды. Бытовая техника в экодоме должна быть только энергоэффективной - классов А, А+ и А++. Экономят электроэнергию (по сравнению с их менее экономичными аналогами) следующие электроприборы: телевизоры со светодиодной подсветкой, стеклокерамические электроплиты, духовки с конвекцией, полуавтоматические стиральные машины, пылесосы с регулируемым уровнем мощности. Для снижения потребления энергии кондиционера летом на окнах могут использоваться специальные автоматические шторы, снижающие инсоляцию. Для внешнего освещения и лестничных пролетов могут использоваться датчики движения и присутствия.

Главный принцип  энергосбережения - снижение потребления  энергии без ущерба для личного  комфорта.

Также я хочу особо обратить внимание на такой аспект, как аккумулирование энергии. Аккумулирование энергии серьёзный фактор экономии энергии в автономном доме. Аккумулирование позволяет перераспределять получение и потребление энергии во времени. Например, солнце греет днём, а максимальная нагрузка на отопление ночью (суточное аккумулирование), или летом избыток солнечного тепла - а зимой недостаток (сезонное аккумулирование).  Аккумулирование позволяет накапливать энергию маленькими порциями, а отдавать - большими. Частая ошибка: например, максимальное потребление электрической энергии 5 кВт, и заказчик говорит, что ему нужна электрическая станция мощностью 5 кВт. А это соответствующая стоимость. Кроме того, эта станция должна работать именно тогда, когда необходима эта мощность. Но ведь такая мощность нужна не всё время, а только на какой-то период? Поэтому при наличии аккумулирования электрической энергии, мощность электрической станции уже может быть значительно меньшей, следовательно, дешевле. Кроме этого, при потреблении электрической энергии электрическая станция может и не работать, а включаться в другое время. В этом случае, электрической станцией уже может быть ветрогенератор или солнечный модуль, или мини ГЭС, или генератор с двигателем внутреннего сгорания, работающим на биогазе.

Во многих странах  практикуется подача излишков электроэнергии от потребителя в сеть. Например,  в Соединённых Штатах электрическую энергию можно продавать в сеть. Причём сети покупают 1 кВт/час за 8 центов, а продают потребителям за 3 цента. В Белоруссии принят закон, по которому электрические сети обязаны покупать электроэнергию от альтернативной энергетики по цене в 2 раза большей, чем они сами её продают.

Теплоэффективность

Настоящий экодом должен обладать очень хорошей теплоизоляцией и максимально эффективно использует естественный нагрев. Наиболее популярный вариант для северного полушария: дом обращен прозрачным фасадом к югу, а толстыми стенами к северу. Это позволяет зданию получать максимум солнечной тепловой и световой энергии. Специальные стекла для окон позволяют снизить теплопотери окон на 70%. Плотная теплоизолирующая штора на входной двери снижает на 40% теплопотери при открывании и закрывании входной двери. Система отопления предусматривает «теплые полы» вместо расположенных у стен традиционных радиаторов (которые частично отапливают улицу). Все это вместе позволяет уменьшить количество энергии, необходимой для отопления.

Кроме того, я  считаю, что есть смысл в том, чтобы  повысить термическое сопротивление наружных ограждающих конструкций. Согласно                        СНиП II-3-79, максимальное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций для жилых зданий равняется 3,2 (м2 К)/Вт (норма для стен). Я считаю, что термическое сопротивление стен должно быть не менее         R=6 (м2 К)/Вт.

(Рис. 5: Термограмма типичного  дома, плохая теплоизоляция –  типичный пример)

(Рис. 6: Для сравнения,  термограмма энергоэффективного  дома, на втором плане обычный  жилой дом)

Принцип аккумулирования  распространяется так же и на тепловую энергию. Избыток тепла сбрасывается в тепловой аккумулятор и потребляется по мере надобности. Тепловые аккумуляторы бывают водяные, грунтогравийные и химические. Первые два представляют собой части конструкции дома. Химические же - используют специальные вещества, сохраняющие тепло в виде химических связей. Они прекрасно сохраняют большие количества тепловой энергии многие месяцы без потерь. Например, в 3 м3 химического вещества можно за лето накопить достаточное количество тепла на весь последующий отопительный период.

Экономия воды

Оптимизировать можно  не только потребление тепла или  электроэнергии, но и расход воды. Например, вода после использования в душе может собираться в специальном  резервуаре для дальнейшего использования  в туалете. Это снижает общий  расход воды на 20-30%. Источником воды в доме могут быть как общегородские сети водоснабжения, так и собственный колодец или скважина. Питьевая вода обязательно должна проходить обязательную очистку в предусмотренной системе фильтрации. При необходимости полива приусадебного участка концепция экодома подразумевает для этих целей сбор дождевой воды.

Уменьшение отходов

Ресурсосбережение в широком  смысле - это не только экономия энергии  и воды в своем доме, но и сбережение  природных ресурсов вообще за счет уменьшения отходов. Поэтому в будущем каждое домашнее хозяйство будет осуществлять раздельный сбор мусора. Все органические отходы складываются отдельно и используются для производства компоста в специальном месте на участке. Таким образом, из отходов получается удобрение для сада или домашних растений. Раздельно будут собираться макулатура, пластик, стекло и металл для сдачи в центры переработки. Сейчас такая практика уже существует во многих городах Западной Европы, Японии, США. В будущем это должно стать нормой везде и в том числе в России. Это позволит на порядок уменьшить проблему накопления мусора и потребления новых природных ресурсов. Для очистки сточных вод экодома предусматриваются автономные системы очистных сооружений.

Локальные источники  экологически чистой энергии

Вторая обязательная часть  концепции экодома производство собственной энергии и ресурсов. В России с советских времен в  городах и поселках доминирует централизованная система обеспечения населения  теплом, электричеством, горячей и  холодной водой. Масштаб предоставления таких услуг должен способствовать их удешевлению. Но у этой системы есть и свои недостатки. При распределении ресурсов часть их теряется. Ухудшение теплоизоляции (особенно при недобросовестном содержании системы) ведет к потерям тепла в системах отопления и горячего водоснабжения. Часть электричества расходуется при передаче на большие расстояния. Потери ресурсов возрастают при увеличении изношенности оборудования, труб, проводов... В результате потребитель вынужден оплачивать эти издержки и к тому же незащищен от злоупотреблений поставщиков услуг жилищно-коммунального хозяйства. Цены постоянно растут и в тоже время никто и никогда не застрахован от того, что неожиданно отключат свет, тепло или воду.

На фоне этого самообеспечение  домашнего хозяйства энергией дает ряд преимуществ. Цена ресурсов является фиксированной и включает главным образом стоимость оборудования. Потери ресурсов при передаче по сетям исключены. Отключения электричества, тепла, горячей воды остаются в прошлом. Концепция экодома подразумевает, что частично или полностью здание обеспечивается собственными источниками тепла, электроэнергии, воды, системами канализации. С уровнем развития современных технологий это не только удобно, но и практично.

Одной из ключевых технологий, использование которой  должно быть предусмотрено дизайном здания, являются солнечные коллекторы. Эти устройства используют энергию  солнца для нагревания резервуаров  воды, которая затем может использоваться для горячего водоснабжения или отопления. Для поддержания необходимой температуры воды также требуется внешний источник энергии, чаще всего используется электричество. Доля солнечной энергии для обеспечение горячей воды обычно составляет около 90%. Для отопления доля солнечной энергии составляет 70-90% в осенне-весенний период и 40-60% зимой. Таким образом, в подобных зданиях горячая вода получается почти бесплатной, а для отопления требуется в три-четыре раза меньше внешней энергии. Обычно для отопления с применением солнечных коллекторов применяется также технология «теплых» полов и потолков, обеспечивающая равномерный нагрев воздуха помещений с использованием воды с температурой 30-40 градусов. Благодаря очень большому распространению солнечных коллекторов в Китае эта технология уже становится популярной в Приморском крае и применяется в основном для получения горячей воды и в ряде случаев для систем отопления. С использованием солнечных коллекторов в экодомах горячая вода получается почти бесплатной, а для отопления требуется в три-четыре раза меньше внешней энергии по сравнению с традиционными домами. Для расчета потенциальной эффективности и окупаемости таких систем по сравнению с традиционным отопленим можно использовать наш калькулятор солнечного отопления.

Другой технологией отопления являются тепловые насосы. Такие устройства используют принципы теплообмена со слоями земли на такой глубине, где температура круглый год практически постоянна. Это используется для  отопления помещений в зимний период и для кондиционирования летом. Для работы насоса требуется электричество, но эти затраты электроэнергии на порядок ниже, чем получаемый эффект регулирования температуры помещений. Вследствие дороговизны оборудования, бурения и установки пока такая технология не получила достаточного распространения, но является экономически целесообразной для больших зданий, поскольку позволяет радикально уменьшить расходы на отопление и кондиционирование.

В концепцию  «эко-дома» обязательно входит выработка  собственной электроэнергии. Наиболее распространенная технология для этого – солнечные фотоэлектрические панели, которые устанавливаются в верхней части дома на стенах и крыше. Вырабатываемое электричество может сбрасываться в общую сеть  или накапливаться в блоке аккумуляторов для дальнейшего использования в хозяйстве. Процесс регулируется автоматической системой контроля и распределения. Особенно выгодным это оказывается для строений, находящихся вдалеке от обычных электрокоммуникаций. Установить систему альтернативной солнечной или ветро-солнечной энергетики для частного потребления в некоторых случаях оказывается дешевле, быстрей и надежней, чем прокладывать просеку, вкапывать столбы и тянуть линии.

Другой распространенной технологией являются ветрогенераторы. Они в полтора-два раза дешевле солнечных панелей сопоставимой мощности, но могут быть установлены не везде, менее стабильны в выработке электричества и дороже в эксплуатации. Поэтому оптимальными по соотношению цена-результат являются гибридные ветро-солнечные системы, где основной источник энергии - ветрогенератор, а дополнительный - солнечные панели.

5. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СТРОИТЕЛЬСТВА ЭКОДОМА

Я бы хотела описать «умный» автономный энергоактивный экодом с отапливаемой площадью 100 - 200 м² , который подходит для массовой застройки. При необходимости в зимний период отапливаемую площадь можно уменьшить.

Фундамент.

• долговечность более 100 лет
• применимость для любых грунтов
• простота изготовления
• экологичность
• экономичность
• сопротивление теплопередаче R не меньше 5.