ЭКОЛОГИЧНЫЕ» ЗДАНИЯ

Повысить «экологический» эффект зданий можно различными способами. Не все из них широко доступны, но с развитием науки и техники, а также технологий в строительстве экологичные конструкции и методы возведения зданий применяются во все более широких масштабах, особенно в развитых промышленных странах Европы и Америки.

Одно из центральных мест в структуре общей экологической проблемы, а следовательно, среди важнейших факторов, определяющих характер и тенденции развития современного архитектурно-строительного процесса занимают энергетические аспекты проектно-строительной и эксплуатационной деятельности. Именно вопросы энергоэффективности строительной деятельности формируют один из фундаментальных комплексов экологических проблем и являются одним из важнейших направлений исследований относительно новой синтетической науки - архитектурной экологии.

При этом снижение энергопотребления зданиями и сооружениями решает не только экономические, но, косвенно, и экологические задачи, т.к. ведет к сокращению расхода исчерпаемых и промышленно ценных топливных ресурсов. Например, в России до 70% всей энергии производится на ТЭС посредством сжигания газа, нефти и нефтепродуктов. Следовательно, снижение энергопотребления приведет к сокращению объемов загрязняющих воздушные бассейны выбросов (ежегодно в результате сжигания топлива в атмосферу планеты поступает более 1.2 млрд. т. различных, в том числе, и токсичных, химических веществ, что на 200 млн. т. больше объемов выбросов от промышленных производств).

Необходимо отметить, что глобальные качественные изменения среды обитания человека и его образа жизни, в наибольшей степени должны определяться не столько новым строительством, сколько реконструкцией уже существующего фонда недвижимости: в максимальной степени актуальна проблема энергетической реконструкции именно существующих архитектурных и градостроительных объектов, эксплуатация которых и привела к известным негативным последствиям для окружающей среды. Эти реконструктивные мероприятия, очевидно, должны приобрести в будущем первостепенное значение в современном архитектурно-строительном процессе, стать приоритетным направлением экономической политики, проектной и строительной деятельности, и, прежде всего, в России.

Мероприятия, соответствующие преимущественной ориентации на один из этих путей, имеют принципиальные отличия и позволяют выделить два класса энергоэффективных зданий - использующих и не использующих энергию природной среды.

Энергоэкономичные здания - не используют энергию природной среды (т.е. альтернативных источников) и обеспечивают снижение энергопотребления, большей частью, за счет усовершенствования систем их инженерного обеспечения (как наиболее "энергоемких" составляющих энергетического "каркаса" здания), конструктивных элементов, определяющих характер и интенсивность энергообмена с внешней средой (наружных ограждений, окон и т.п.). Кроме того, важна оптимизация архитектурных решений, направленных на сокращение энергопотерь (повышение компактности объемов, сокращение площади остекления, использование градостроительных приемов и архитектурных форм, нивелирующих отрицательные воздействия природно-антропогенных факторов внешней среды - ветра, солнца и т.п.).

Энергоактивные здания - ориентированы на эффективное использование энергетического потенциала внешней среды (природно-климатических факторов внешней среды) в целях частичного или полного (автономного) энергообеспечения. Это достигается посредством комплекса мероприятий, основанных на применении объемно-планировочных, ландшафтно-градостроительных, инженерно-технических, конструктивных средств, которые предполагают ориентированность пространств, архитектурных форм и технических систем на энергетические источники внешней среды (солнце, ветер, грунт и др.)

В целом энергоэкономичность и энергоактивность зданий следует трактовать не как антагонистичные свойства, а как два уровня решения единого комплекса энергетических и экологических проблем: если средства повышения энергоэкономичности имеют интенсивный характер, обеспечивая оптимальный расход энергии, то энергоактивность - помимо энергоэкономичности - предполагает использование наиболее эффективных возобновляемых ее источников и имеет, таким образом, экстенсивный характер. Выделение энергоэкономичных и энергоактивных зданий в два класса в наибольшей мере обусловлено технологическими и экономическими особенностями их проектирования и строительства.

Энергосберегающие здания. Такими зданиями называют дома, в которых максимально используется тепловая энергия, выделяемая внутри, и предусмотрена передача теплоты наружу.

Для достижения экономии энергии предусматривают эффективные архитектурно-планировочные решения; дополнительную эффективную изоляцию наружных стен: энергосберегающие окна, форточки, жалюзи; устройство светопрозрачных теплиц на всю высоту стены или зимнего сада; обваловку части здания грунтом, герметичную заделку стыков; устройство окон с одной стороны здания; утилизацию тепла от внутренних источников с помощью тепловых насосов и аккумуляторов; динамическую теплоизоляцию наружных стен (с системой воздушных каналов внутри стены, сквозь которые проходит теплый воздух) и др.

Экономия энергии обеспечивает уже объемно-планировочные решения, направленные на максимальное снижение потерь тепла через ограждающие конструкции - окна в доме лучше располагать с одной (солнечной) стороны, здание в плане стараться сделать простой прямоугольной формы, площадь окон должна быть минимальной, необходимой для нормального освещения. Желательно избегать сквозного проветривания через дверные и оконные проемы.

Наиболее простой и широко используемый прием сбережения тепла —устройство дополнительной теплоизоляции снаружи или внутри здания. Для теплоизоляции применяют готовые панели из искусственного (пенополистирол, пенополиуретан и др.) и естественного (минеральная вата, древесноволокнистые плиты и т.д.) материалов. Динамическая теплоизоляция наружных стен более сложна, основана на обеспечении циркуляции свежего воздуха в сквозных вертикальных пустотах в стенах и его нагреве от тепла, проникающего в стену от системы солнечного отопления и изнутри здания от традиционных систем отопления.

Большое значение имеет конструкция окон. Стекла заменяют вакуумными стеклопакетами (двух- или трехслойными), рамы окон утепляют твердым пенополистиролом, на окна устанавливают энергосберегающие жалюзи с высокими тепло- и звукозащитными свойствами и системой электронного управления. При необходимости жалюзи опускают и резко повышают тепло- и звукоизоляцию стен.

Практическое значение имеет и вторичная утилизация тепла, когда приточный воздух в системе вентиляции подогревается вытяжным воздухом из помещений в теплообменниках. В индивидуальных домах применяют систему воздушного отопления, в которой теплый вытяжной воздух дополнительно подогревается в газовой установке и, проходя через теплообменник, нагревает приточный воздух.

Тепловой насос способен утилизировать тепло от наружных стен, если воздух в каналах пройдет через наружные стены, а затем его теплота будет отобрана тепловым насосом. Далее эта теплота может быть использована или поступить в тепловой аккумулятор. Утилизируется также энергия теплых сточных вод.

Расчеты показывают, что при утилизации всей энергии и безупречном проекте энергосберегающего дома не потребуется дополнительной энергии для отопления здания в течение всего года.