ASM2_11

После энергетического кризиса 1974 года в мировой строительной и архитектурной практике уделяется огромное внимание проблеме экономии топливно-энергетических ресурсов, затрачиваемых на теплоснабжение зданий. Это явилось ответом на критику специалистов Международной энергетической конференции (МИРЭК) ООН, утверждавших: современные здания обладают огромными резервами повышения тепловой эффективности, но исследователи недостаточно изучили особенности формирования их теплового режима, а проектировщики не учитывают достижения фундаментальных наук, возможности нетрадиционной энергетики и не умеют оптимизировать потоки тепла в помещениях, в том числе на основе использования вычислительной и управляющей техники.

Энергопотребление вводимых объектов, в отличие от еще недавнего прошлого, сегодня стало доминирующим критерием качества проекта. Причем если с начала эпохи строительства энергоэффективных зданий вплоть до 1990-х годов основной интерес здесь представлял вопрос экономии энергии, то уже в середине последнего десятилетия ХХ века приоритет отдается энергосберегающим решениям, одновременно способствующим улучшению микроклимата - именно оно уверенно выходит на передний план.

Необходимость проектировать здания, сооружения и обслуживающие системы климатизации с учетом их экологичности возникла как следствие реакции общественности на рост числа примеров изменения климата и окружающей среды в результате деятельности человека, и Киотский протокол, подписанный всеми крупными промышленными государствами (за исключением США), выступил определяющим фактором в практическом применении данной концепции. В рассматриваемой области безопасной считается связка "здание/инженерные системы", которая на протяжении всего срока службы обеспечивает эффективную эксплуатацию объекта при соблюдении следующих условий:

- минимум выбросов в атмосферу загрязняющих веществ, в частности, способствующих созданию так называемого "парникового эффекта", глобальному потеплению, выпадению кислотных дождей;

- минимум энергопотребления из не возобновляемых источников, энергосбережение;

- минимум твердых и жидких отходов, в том числе от возможной ликвидации самого здания (сооружения) и утилизации элементов инженерного оборудования по истечении срока службы;

- минимальное влияние на экосистемы окружающей среды;

- максимальное качество микроклимата, санитарно-эпидемиологическая безопасность, оптимальный тепловлажностный режим, высокое качество акустики и освещения.

Если все это кому-то покажется просто перечнем благих намерений, вряд ли воплотимых в обозримом будущем, ответим, что в Европе за последние 10-20 лет построено множество зданий, самых разных по типу и назначению, успешно демонстрирующих возможность уже сегодня осуществить многое из вышеперечисленного, если на этапе разработки проекта отойти от традиционного разделения сфер архитектора и инженера-проектировщика систем климатизации и самым тесным образом взаимодействовать с заказчиком. Общий признак подобных проектов - отказ от существующего представления о необходимости (в противовес природе) применять для создания комфортных условий в помещениях всю мощь холодильных и тепловых установок. Экологическое проектирование, напротив, "приглашает природу в дом" (английский термин "invite nature in") и максимально использовать природные климатические факторы, сохранив за инженерными системами лишь компенсаторно-интеграционную функцию. В описанной форме концепция экологически безопасного проектирования предполагает серьезную и подчас довольно глубокую переоценку архитектурной задачи, вводя в научно-практический оборот естественную вентиляцию, солнечную радиацию и другие возобновляемые источники энергии так, чтобы сооружение в известных пределах стало самообеспечиваемым (благодаря механизмам регулировки состояния оболочки и параметров теплообмена с внешней средой). Обычное проектирование не может считаться безопасным, поскольку целиком и полностью сводится к поиску наиболее энергоэффективных инженерных систем. Между тем именно органическая взаимосвязь здания с местными климатическими условиями должна решить проблему его "экологической привязки".

Следующая актуальная задача - сокращение расхода питьевой воды. Сбор дождевых (там, где возможно) и утилизация сточных вод для технических целей, а также более умеренная эксплуатация водопровода для второстепенных целей - веская альтернатива при разработке экологически безопасного проекта, в рамках которого вполне реально сократить водопотребление на 30-40% по сравнению с аналогичными зданиями традиционной концепции.

В конструкциях возводимых объектов рекомендуется как можно шире использовать натуральные материалы без обработки или обработанные веществами, не загрязняющими окружающую среду, что позволит обеспечить высокое качество воздуха в помещениях.

В настоящее время в мире появилось большое количество зданий, микрорайонов и даже архитектурно-строительных зон, запроектированных на основе различных концепций энергетически эффективной и экологически чистой строительной технологии. Перечислим те из них, которые получили наибольшую известность:

- энергоэффективное здание (energy efficient building);

- здание с низким энергопотреблением (low energy building);

- здание с ультранизким энергопотреблением (ultralow energy building);

- здание с нулевым использованием энергии (zero energy building);

- пассивное здание (passive building);

- биоклиматическая архитектура (bioclimatic architecture);

- здоровое здание (healthy building);

- "умное" здание (smart building);

- "интеллектуальное" здание (intelligent building);

- здание высоких технологий (high-tech building);

- экологически нейтральное здание;

- sustainable building;

- advanced building.

В литературе встречаются попытки определить каждую из этих концепций. Трудность заключается в том, что в одном и том же строительном объекте, как правило, реализуется одновременно несколько различных решений, обеспечивающих энергоэффективность и экологическую безопасность. Попробуем, однако, дать свои определения и мы.

Энергоэффективное здание. Заложенный в названии эффект достигается за счет инновационных решений, которые осуществимы технически, обоснованны экономически, приемлемы с экологической и социальной точек зрения и не изменяют привычного образа жизни. К энергоэффективным могут быть отнесены здания с низким и нулевым энергопотреблением.

Пассивное здание. Автор идеи - Вольфганг Файст (Германия). Принципы "passive house": применение нетрадиционных (возобновляемых) источников энергии, суперизоляция ограждающих конструкций, утилизация тепла вытяжного воздуха и канализационных стоков, энергопотребление не более 15 Вт/м2 общей площади.

Биоклиматическая архитектура - одно из направлений архитектуры в стиле hi-tech с ярко выраженным использованием остекленных пространств. Главный принцип: гармония с природой, стремление максимально приблизить к ней жилище (экодизайнер Уильям Мак-Доно: "Я хочу сделать так, чтобы птица, залетев в офис, даже не заметила, что она уже не вне, а внутри него"). Один из ярчайших образцов - здание, называемое "Городские ворота Дюссельдорфа" (Германия), двойной фасад которого позволяет на протяжении длительного периода в течение года осуществлять естественную вентиляцию офисных помещений. Следует отметить, что примененные здесь архитектурные и инженерные решения позволяют отнести данный объект также к зданиям высоких технологий, интеллектуальным, пассивным и в значительной степени к Sustainable building - все перечисленные концепции реализованы в нем с достаточной полнотой.

При проектировании здорового здания приоритет отдается техническим решениям, способствующим одновременно улучшению микроклимата помещений и защите окружающей среды.

В интеллектуальном здании на основе применения компьютерных технологий оптимизированы теплопотоки в помещениях и ограждающих конструкциях. Сюда можно отнесены "умные" здания. Пример - мэрия Лондона (архитектор Norman Foster).

Здание высоких технологий: экономия энергии, качество микроклимата и экологическая безопасность достигаются за счет использования сильных ноу-хау. Пример - офисный "огурец" "Torre Agbar" в Барселоне (архитектор Jean Nouvel).

Sustainable building - объект, находящийя в экологическом равновесии с человеком и окружающей средой. Концепция "sustainable buildings" представлена в таблице.

Энергетически нейтральное здание*
Уменьшение потребности в энергии
Использование возобновляемых источников энергии
Оптимальное использование затребованной энергии
Водонейтральное здание**
Лимитирование потребности в воде
Использование экологически чистой воды
Эффективный цикл использования воды
Здание из нейтральных строительных материалов***
Снижение потребности в строительных материалах
Использование экологически чистых материалов
Строительные материалы повторного использования
*Количество и качество потребляемой энергии не вызывают ощутимых нарушений состояния окружающей среды.
**Количество и качество потребляемой воды не вызывают ощутимых нарушений состояния окружающей среды.
***Нейтральные строительные материалы:
- производятся без нарушения состояния окружающей среды;
- не оказывают вредного влияния на микроклимат помещений;
- допускают повторное использование.
Буквальный перевод "sustainable buildings" означает "поддерживающие здания", но по своему смыслу здесь больше подходит определение "жизнеудерживающие", "жизнесохраняющие".

Приведенные определения концепций энергоэффективной и экологически чистой строительной технологии ни в коем случае не следует считать завершенными, не подлежащими критическому переосмыслению. Они отражают личное понимание автором сути дела, выработанное в процессе изучения обширного литературного материала и интенсивного обмена мнениями на специальных конференциях.

+ + +

В заключение хотелось бы рассмотреть два вопроса. Первый: почему в мировом экспериментальном строительстве имеет место столь широкая номенклатура проектов на основе вышеперечисленных концепций? И второй: почему это не стало доминирующим стилем в градостроительной практике?

По нашему мнению, ответ на первый вопрос заключается в следующем. Возведение современных многоэтажных и многофункциональных зданий - отрасль молодая, как самолетостроение и даже вычислительная техника. Однако последние в конце XX века ярко продемонстрировали свою ультрапрогрессивность, строительство же не претерпело революционных изменений. Нужда в энергосбережении стала мощным импульсом к изучению вопросов микроклимата и климатизации зданий, явившись на начальном этапе, по математической терминологии, "целевой функцией" проектирования. Но по мере углубления в тему место целевой функции постепенно занимали проблемы использования солнечной радиации в тепловом балансе возводимого объекта (биоклиматическая архитектура), качества микроклимата (здоровые здания), сохранения окружающей среды (sustainable building), и им подобные, а собственно энергосбережение, по той же математической терминологии, перешло в ранг ограничений решаемых задач.

Теперь что касается нашего ответа на второе "почему". Люди, к сожалению, пока очень далеки от понимания чрезвычайной важности фактора качества среды обитания, а специалисты недостаточно его изучили. С другой стороны, стоимость энергии продолжает оставаться удивительно низкой, и мы еще не в состоянии реально представить и оценить ущерб, наносимый будущим поколениям и природе нашим безудержным и бездумным энергопотреблением.

Есть ли сегодня обстоятельства, стимулирующие строительство энергоэффективных и экологически чистых зданий? Думается (на этой ноте и закончим), есть как минимум два:

- потребительские качества зданий играют все большую роль на рынке недвижимости;

- в условиях роста стоимости строительной продукции инвесторы приходят к выводу о целесообразности не продажи площадей, а сдачи их в аренду с образованием собственных управляющих компаний, кровно заинтересованных в снижении эксплуатационных затрат и, следовательно, во внедрении энергосберегающих технологий при возведении зданий.

*Ряд моментов данной статьи в той или иной степени был затронут автором в предыдущих публикациях (см. "Архитектура и строительство Москвы". 2004. N 4; 2005. N 6), к которым мы и отсылаем читателя. - Ред.