Готов или не готов — вот он

Сегодняшние автомобили отличаются поразительной сложностью и изощренностью, представляя собой высочайшее достижение Железного века. Но многие эксперты полагают, что они будут сметены грядущим крупнейшим со времени создания микросхемы изменением в промышленности. Подобно производству компьютеров, такие изменения могут произойти в любой части света при относительно небольших капитальных затратах и с поразительной скоростью. Ожидается, что это приведет к исчезновению смога в городах, увеличению числа автомобилей, покрывающих еще большие расстояния (что свидетельствует о необходимости срочного проведения транспортных реформ, описанных в разделе 6.3), и позволит сберечь больше нефти, чем сейчас добывают страны-экспортеры нефти.

Это может произойти очень быстро. Два ведущих американских эксперта в области экономичных автомобилей — Пол Мак Криди (изобретатель солнечного автомобиля «Санрейсер», приводимого в движение человеком самолета «Госсамер Кондор», автомобиля с ударной аккумуляторной батареей и многих других уникальных транспортных средств) и Роберт Камберфорд (корреспондент журнала «Автомобиль») —считают, что к 2005 г. большинство автомобилей, демонстрируемых в выставочных залах, будут иметь электрическую тягу, и почти все они будут гибридными. Американцы разделяют мнение других экспертов о том, что за сверхлегкими гибридами, обладающими преимуществами, которые дает электрическая тяга, и свободными от недостатков, связанных с использованием аккумуляторов, будущее, и оно не за горами.

Большинство людей станут покупать гиперавтомобили не потому, что они экономят 80%—95% топлива и уменьшают смог на 90%— 99%, а скорее потому, что это машины более высокого класса — иными словами, по той же причине, по которой люди теперь покупают компакт-диски вместо виниловых граммофонных пластинок.

1.2. Штаб-квартира Института Рокки Маунтин*

В Скалистых горах Западного Колорадо, в 25 км к западу от Аспе-на, на высоте 2200 м над уровнем моря расположена банановая ферма с пассивным солнечным освещением. Это не совсем подходящее место для выращивания бананов. Бывает, что столбик термометра опускается здесь до -44°С. Сезон роста растений между сильными морозами составляет 52 дня, а заморозки случаются в любой день. Однажды они наступили 4 июля, нарушив тем самым привычное правило, что есть два времени года — зима и июль. Часто бывает солнечно, но солнечная погода неустойчива — в середине зимы насчитывается до 39 облачных дней, а иногда за декабрь и январь бывает не более семи солнечных дней.

Тем не менее в январе, когда пишутся эти строки, в метель и буран, прекрасно созревают бананы на трех кустах, один из которых пустил побеги во время зимнего солнцестояния. Две большие зеленые игуаны дают студентам возможность изучить передовой опыт в разведении ящериц. Поспевают апельсины, шумит водопад, резвится полосатая зубатка, и начинаешь думать, что очень похожие на настоящих обезьян куклы-орангутанги на книжных полках ночью оживают — как иначе объяснить нехватку бананов? По мере того, как дни в марте и апреле становятся длиннее, джунгли покрываются буйной растительностью — появляются авокадо, манго, виноград, папайя, японская мушмула, съедобный страстоцвет. Заходишь с улицы, где воет вьюга, и сразу ощущаешь аромат жасмина и бугонвиля (см. илл. 1 на вкладке).

И все же здесь нет традиционной системы отопления, поскольку таковой и не требуется и потому, что она неэкономична. Две небольшие дровяные печки, используемые время от времени для обогрева или просто чтобы доставить удовольствие обитателям, дают 1% от того тепла, которое требуется обычному дому в этом районе, тогда как остальные 99% являются «пассивным солнечным теплом». Даже в пасмурные дни солнечное тепло улавливается через «суперокна» (см. раздел 1.5), которые обеспечивают теплоизоляцию, равноценную 6 или, в последних моделях, 12 листам стекла: прозрачные бесцветные окна пропускают три четверти видимого света и половину всей солнечной энергии, но практически не позволяют теплу улетучиваться. Изоляция из пенопласта внутри каменных стен толщиной в 40 см, а также в крыше по крайней мере вдвое уменьшает тепловые потери. Свежего воздуха сколько угодно — он предварительно подогревается теплообменниками, возвращающими три четверти тепла, которое обычно уносится спертым воздухом, выходящим из дома.

Сколько же дополнительно стоила вся эта теплоизоляция? Дополнительные затраты на нее были меньше, чем экономия при строительстве, связанная с отсутствием печи и воздуховода. Оставшиеся деньги, плюс еще немного (16 долларов за квадратный метр), истрачены для сбережения 50% расходуемой воды, 99% энергии на нагревание воды и 90% бытовой электроэнергии. При тарифе в 0,07 доллара за киловатт-час счет за бытовую электроэнергию составляет примерно 5 долларов в месяц.

Дневной свет, поступая со всех сторон, обеспечивает 95% необходимого освещения; сверхэкономичные лампы сберегают три четверти энергии, требуемой для дополнительного освещения. Яркость накала ламп регулируется в зависимости от присутствия дневного света, а когда в комнате никого нет, они просто выключаются. Холодильник потребляет только 8%, а морозильная камера— 15% обычного количества электроэнергии, так как они снабжены сверхизоляцией и охлаждаются в течение полугода пассивной «тепловой трубой», подсоединенной к находящемуся на открытом воздухе металлическому ребру. Сушилка получает свое тепло от солнечного «фонаря» или световой шахты. Стиральная машина представляет собой новую горизонтально-осевую конструкцию с загрузкой сверху, которая экономит около двух третей воды и энергии и три четверти мыла, лучше стирает одежду и продлевает срок ее носки. Даже традиционная кухонная газовая плита сберегает энергию благодаря использованию швейцарских горшков с двойной стенкой и британского чайника, теплоизоляция которых позволяет сэкономить треть пропана и уменьшить время, необходимое для кипячения воды. Вне помещения суперизолированный пассивно-солнечный фотоэлектрический «загон» помогает поросятам набирать вес, а курам нести яйца, поскольку им не приходится затрачивать слишком много энергии на поддержание температуры собственного тела.

Таким образом, для сбережения 99% энергии, идущей на обогрев помещения и на нагревание воды, 90% бытовой электроэнергии и 50% воды общие дополнительные затраты составили 16 дол./кв. м х 372 кв. м, или около 6000 долларов, т. е. примерно 1 % от общей стоимости проекта в районе, где государственные средние затраты на строительство в два раз выше. По сравнению с обычными в этой местности домами такого же размера энергосбережение составляет по меньшей мере 7100 долларов в год. Следовательно, дополнительные затраты окупились за 10 месяцев, после чего сбережения накапливаются со скоростью, в среднем составляющей 19 долларов в день, что эквивалентно нефтяной скважине, дающей 1,3 барреля в день, или достаточно для содержания студента медицинского колледжа. Разумеется, 10 месяцев — это долгий период ожидания, но все это было сделано с использованием новейших для того времени технологий. Сегодня все можно сделать гораздо лучше. Например, окна сейчас дешевле, но тепло они сохраняют в 2 раза лучше.

Окупив себя за первые 10 месяцев, энергосбережения будут идти на оплату всего здания примерно в течение 40 лет. (Здание должно прослужить по крайней мере в 10 раз дольше; оно построено для будущих археологов, которые по его ориентации на юг и по необычной форме изогнутых каменных стен, несомненно, придут к выводу, что это храм первобытного поклонения Солнцу. Но чтобы работать, оно может иметь любую форму, быть адаптированным практически к любому климату и любой культуре и в то же время должно сберегать определенное количество энергии и денег.) В течение 40 лет одна лишь экономия электроэнергии позволит избежать сжигания на электростанции такого количества угля, которым можно было бы дважды засыпать здание. Только один холодильник каждый год экономит угля столько, сколько вмещается в него. А пиво остается таким же холодным.

Здание уже посетило более сорока тысяч гостей; оно получило большую рекламу в журналах и телевизионных передачах, показанных во всем мире. Некоторые приезжают для того, чтобы увидеть используемые технологии, другие — чтобы посмотреть, что представляет собой объединение под одной крышей фермы и научно-исследовательского центра с 20 рабочими местами. Приятно ежедневно ходить на работу через джунгли, протяженность которых не превышает 10 метров; кто-то предлагал нам посадить лианы и допрыгивать до работы, раскачавшись на ветке. Но большинство отмечают: самая важная особенность здания в том, что оно помогает его обитателям лучше себя чувствовать и лучше работать.

Почему люди, сидящие вокруг стола, весь день остаются бодрыми и пребывают в хорошем настроении, но если их поместить в обычный рабочий кабинет, то за полчаса они могут стать вялыми и раздражительными? На наш взгляд, это связано с царящей здесь атмосферой покоя, естественным освещением, здоровым воздухом внутри помещения, который не должен быть слишком горячим и сухим; звуком водопада (настроенным на альфа-ритм мозга и оказывающим успокаивающее воздействие); отсутствием механических шумов и электромагнитных полей, запахом, кислородом и ионами (а иногда и привкусом) зеленой растительности джунглей, которая видна отовсюду. Быть может, есть и другие вещи, которые мы еще не понимаем, но, кажется, для начала и этого достаточно.

В конечном счете, в здании должно быть удобно и красиво. Штаб-квартира ИРМ является одним из первых и пока одним из лучших по своей конструкции «зеленых» сооружений. Многие детали этого здания можно было бы значительно усовершенствовать, но основные принципы и совершенство его планировки продолжают волновать воображение.

 

1.3. Дармштадтский «Пассивный дом»

В 1983 г. Швеция ввела стандарт на тепловую изоляцию, сделав 50— 60 кВт-час/м2 в год максимально допустимыми тепловыми потерями для домов. В Германии же дома обычно в среднем теряют 200 кВт-час/м2 в год. Следовательно, «фактора четыре» в Германии можно было бы достичь простым принятием шведского строительного стандарта для всех зданий, в том числе и старых. Тем не менее вышедший с поправками германский стандарт 1995 г. требует сокращения тепловых потерь к 2000 г. для новых зданий лишь на 20%.

И все же шведский стандарт может быть значительно улучшен. Один из наиболее известных примеров — «пассивный дом», построенный в Дармштадте, в 50 километрах южнее Франкфурта. На фото 2 на вкладке это обыкновенное, ничем не бросающееся в глаза здание. Оно получило свое название благодаря использованию пассивной солнечной энергии и почти полному отсутствию активного обогрева. У «пассивного дома» потребность в дополнительном тепле составляет менее 15 кВт-час/м2 год и достигается преимущественно за счет высокоэффективной изоляции стен и окон (Файст и Клин, 1994).

Дом выглядит солидным и надежным, как, впрочем, все немецкие дома. Но здесь равномерное распределение температуры создает ощущение комфорта, а отсутствие механических шумов (поскольку нет печи и почти никакого механического оборудования) и уличного шума (благодаря звукопоглощающим суперокнам и мощной изоляции) обеспечивает умиротворяющую тишину. Дом не мрачный и не затхлый, он полон света и свежего воздуха. Всякого, кто сюда входит, сразу же охватывает чувство покоя, надежной защиты от сурового внешнего мира и в то же время единения с природой, поскольку через большие окна открывается зеленый мир.

Этот дом потребляет только 10% от обычного количества энергии на отопление жилой площади и 25% от обычного количества электроэнергии. Действительно, общая потребляемая домом энергия едва ли превышает энергию, которая расходуется электрическими бытовыми приборами в обычном немецком доме. Потребность в энергии на отопление настолько мала, что она легко удовлетворяется сверхэффективным газовым водонагревателем, который необходим для получения горячей воды. Специальная печь для обогрева помещения не нужна.

В здании используются несколько устаревшие окна, теплоизоляция которых эквивалентна восьми листам обычного стекла. Лучшие современные окна обеспечивают примерно на 50% лучшую изоляцию, и в случае, если они были бы здесь использованы, это устранило бы последние 5% затрат на обогрев помещения. Кроме того, потребовалось бы еще одно важное техническое новшество, недавно впервые внедренное в дармштадтском «пассивном доме»: слой пенной изоляции, образующий шапку над всей оконной рамой и покрывающий на ширину 3 см кромки самого стекла как изнутри, так и снаружи. Этот вариант оконной коробки типа стеганого чехла для чайника устраняет обычные потери тепла, уходящего через оконную раму, причем кромки стекла изолированы столь же хорошо, как и центральная часть. Производство такой системы вполне может стать массовым, она пригодна для установки и в строящихся, и в существующих зданиях.

Другим важным новшеством является доведение до нужной кондиции входящего свежего воздуха путем пропускания его сначала через пластмассовую трубу, закопанную в земле на глубине 3— 4 метра. Даже в середине зимы земля на такой глубине достаточно теплая для того, чтобы холодный наружный воздух прогрелся по меньшей мере до 8°С. Предварительно согретый воздух поступает в теплообменник, где проходит остальные 70% пути и подогревается до температуры теплого, спертого воздуха, выходящего из дома. Таким образом, практически воздухонепроницаемый дом все время получает большое количество свежего воздуха, почти не теряя энергии. Воздушный поток можно разделять, направляя его в различные части дома, и чем больше людей находятся в том или ином месте, тем больше свежего воздуха будет туда поступать, поскольку при дыхании срабатывает датчик углекислого газа, увеличивая скорость бесшумного вентилятора.

Циркулирующий в доме и выходящий из него поток тепла точно измерен и тщательно изучен. Необходимо было учесть слагаемые, которые обычно слишком малы, чтобы о них беспокоиться: размещение датчиков в стенах с точностью до доли миллиметра; отвод тепла холодной водой, которая поступает в дом, находится в туалетных бачках и затем спускается при сливе; и даже то, что штукатурка имеет тенденцию «дышать», поглощая и повторно испаряя водяной пар, — эффект, отвечающий примерно за одну десятую нагрузки по обогреву помещения.

Из-за высокой стоимости новейших материалов и нестандартных технологий затраты здесь были выше, чем на обычные здания. Следующий шаг состоял в адаптации этой концепции к стандартизованным и экономичным методам строительства. Уже в 1996 г. проект ратуши дармштадтского архитектора Фолькмера Раша получил награду Шулера за эффективное использование ресурсов. Ко времени проведения в Ганновере Международной выставки «Экспо-2000» должен быть построен целый город — Кронсберг Зидлунг, где энергетическая эффективность будет повышена в четыре раза без каких-либо дополнительных затрат.