Энергоэффективные здания: Что такое энергоэффективные дома и чем они полезны

Обзор зарубежных энергоэффективных зданий

Энергоэффективными называют здания, конструкция и инженерные системы которых позволяют значительно снижать затраты энергии на теплоснабжение по сравнению с обычными (типовыми) зданиями при одновременном повышении комфортности микроклимата в помещениях. Мы решили сделать фрагментарный обзор возведенных в разных уголках мира зданий, создатели которых достигли серьезных успехов в следовании этим принципам

Первое энергоэффективное высотное здание (1972 год, США)	Первое энергоэффективное высотное здание 1972 год, США Строительство энергоэффективных зданий в разных точках планеты началось после мирового энергетического кризиса 1974 года. Вместе с тем проект первого высотного энергоэффективного сооружения здания начал претворяться в жизнь чуть раньше, в 1972 году, в американском Манчестере. Его авторы, архитекторы Эндрю и Николасом Исаак «сдали в работу» проект здания суммарной площадью 16350 кв.м. Оно имеет семь этажей, на которых располагаются офисные помещения плюс технический этаж. Дополняет проект двухъярусный гараж. Энергозатраты на вентиляцию здания энергия компенсируются уменьшением объема поступления наружного воздуха. Достигается это грамотной планировкой и оптимизацией воздухораспределения, а также заменой внешнего воздуха очищенным рециркуляционным. Рекуператоры тепла позволяют уменьшить на 60-75% затраты энергии на охлаждение и нагрев приточного воздуха. Система управления искусственным освещением, регулирующая интенсивность света в зависимости от изменения уровня естественного освещения, дает возможность экономить на электроэнергии.
EKONO-house (1979 год, Финляндия)	EKONO-house 1979 год, Финляндия В 1979 году в г. Отаниеми близ Хельсинки под руководством финского архитектора Хеймо Каутонена было спроектировано и построено энергоэффективное здание EKONO-house. Энергосберегающие решения, признанные инновационными, позволяют обеспечить эффективное использование внутреннего объема здания – минимизировать площади ограждающих конструкций и снизить потери тепла через них. 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  и имеет систему автоматической системы климатизации. Ежегодное удельное теплопотребление первой секции здания EKONO-house на 50 % ниже той же характеристики административных зданий, возведенных в Финляндии в то время. Оно составляет 124 кВт∙ч/кв.м.
Commerzbank (1997 год, Германия)	Commerzbank 1997 год, Германия Весной 1997 года во Франкфурте-на-Майне было сдано в эксплуатацию 259-метровое здание Commerzbank. Его высота с антенной составляет 300 метров, что в то время соответствовало 24-му месту в мире по высотному показателю. Сооружение было спроектировано лондонской студией Foster and Partners и владевшим ею британским архитектором Норманом Фостером. Данный проект произвел фурор, так как означал полный пересмотр самого подхода к строительству высотных зданий. Энергосбережение в здании достигается за счет активного использования естественных вентиляции и освещения. В качестве канала естественной вентиляции для смежных офисных помещений здания используется атриум, проходящий от нижнего и до самого верхнего этажа. Все без исключения этажи имеют по три крыла: в двух располагаются офисные помещения, а в третье служит вместилищем одного из зимних садов, каждый из которых занимает четыре этажа. Они выполняют роль внутренних систем обновления воздуха. С помощью двуслойных светопрозрачных ограждений офисов обеспечивается уменьшение затрат энергии на климатизацию всего строения. С их же помощью решается вопрос организации естественной вентиляции, которая фактически осуществляется под действием давления ветра и сил гравитации. Архитекторы верно ориентировали здание по отношению к основному направлению ветра, что сделало вентиляцию по-настоящему естественной. Авторы проекта добились максимальной гармонизации функций строения – с одной стороны они удовлетворяют потребность пребывающих в нем людей, а с другой – обеспечивают высокую эффективность использования энергии. «Секрет» кроется в интеллектуализации управления инженерным оборудованием. «Мозг» здания обеспечивает оптимальный режим работы систем охлаждения отопления и вентиляции, а также поддерживает необходимые параметры микроклимата в зоне работы людей. Проект был выполнен на основании предварительных аэродинамических исследований и с привлечением  программ компьютерного моделирования.
MAIN TOWER — во Франкфурте-на-Майне (2000 год, Германия)	MAIN TOWER 2000 год, Германия Немецкая аккуратность и бережливость нашло свое воплощение в еще одном выдающемся образце энергосберегающей архитектуры. Планомерное проведение в жизнь политики уплотнения банковского квартала во Франкфурте-на-Майне привело к тому, что масса работников финансового сектора города переехало в январе 2000 года в «башню» под названием MAIN TOWER. Вообще говоря, MAIN TOWER – это сдвоенная башня: одна из составляющих 170-метрая квадратная, а вторая – 200-метровая круглая.  Суммарная площадь помещений здания с учетом подземных этажей составила 101705 м 2. Высокие показатели энергоэффективности здания обеспечиваются применением автономных источников энергосбережения, использованием (для уменьшения энергозатрат на отопление) тепла земли. Кроме того, основание здания «работает» как накопитель как холода, так и тепла. Светопрозрачные ограждающие конструкции позволяют эффективно защищать помещения от внешнего теплового и солнечного воздействия, а автоматизация солнцезащитных устройств является эффективным инструментом снижения нагрузки на систему климат-контроля летом и снижения потерь тепловой энергии зимой. Двойные стеклопакеты заполнены криптоном, а специальные стекла толщиной 10 мм, будучи покрытыми с двух сторон металлоксидной пленкой, эффективно защищают помещения от солнца. Повторяя кривизну башни, наружное стекло стеклопакета выгнуто, в то время как внутреннее – «классическое» – плоское. Автоматическая регулировка уровня искусственного освещения в совокупности с применением энергосберегающей осветительной аппаратуры дает снижение энергозатрат на 20-25%. Автоматизации и интеллектуализации подверглись системы управления инженерным оборудованием. В рамках стремления к уменьшению энергоемкости отопления и охлаждения, а также повышению уровня комфорта сотрудников офисов, в проект здания были заложены системы панельно-лучистого отопления и охлаждаемые потолки. Активные системы жизнеобеспечения здания представлены работающими на природном газе автономными источниками электрической и тепловой энергии. Стабильность жизнеобеспеспечения здания гарантируется наличием подключения к городской системе тепло и энергоснабжения.
London City Hall (2002 год, Великобритания)	London City Hall 2002 год, Великобритания Новое здание мэрии было возведено на берегу Темзы в Саутварке, недалеко от Тауэрского моста. Архитектор – Норман Фостер (Norman Foster). Концепцию здания он определил как «model of democracy, accessibility and sustainability», то есть данное здание было призвано стать примером открытости, доступности и т.н. «жизнеудерживающим зданием». Стоимость проекта — 65 миллионов фунтов. При возведении были применены многие энергосберегающие решения. Форма яйца позволяет минимизировать теплопоступления в теплое время года, а также потери тепла в период холодов. Снижение поступления тепла обеспечивается и за счет элементов наружных ограждающих конструкций, обладающих солнцезащитными свойствами. Сопротивление теплопередаче непрозрачных ограждающих конструкций здания составляет 5,0 кв.м•°C/Вт. Сопротивление теплопередаче светопрозрачных элементов наружных ограждающих конструкций – 0,83 кв.м•°C/Вт. Кроме того, наружные светопрозрачные ограждающие конструкции дают возможность максимально использовать естественное освещение. Удерживать тепло позволяют и высококачественные теплоизоляционные материалы. Когда на улице становится тепло, вентиляция становится преимущественно пассивной, то есть – естественной. Она осуществляется через двойные вентилируемые фасады. Для водяного отопления используются насосы с возможностью автоматической регулировки скорости вращения рабочих элементов. Данные устройства позволяют снизить затраты энергии, а значит – получить оптимальную температуру воздуха в помещениях. Тепло удаляемого воздуха также не теряется – оно используется для подогрева приточного воздуха. Холодоснабжение в здании – также «на высоте». Холод получают от низкотемпературных грунтовых вод, а взамен традиционной системы кондиционирования воздуха инсталлированы охлаждающие потолки. И, конечно же, в здании имеется система управления и автоматизации, которая позволяет круглогодично поддерживать оптимальные параметры микроклимата и обеспечивать значительное энергосбережение. В итоге экономия в лондонской мэрии на отоплении и вентиляции составляет 75% по сравнению со зданиями аналогичных размеров.
Pearl River Tower – лидер по энергоэффективности (2010 год, Китай)	Pearl River Tower – лидер по энергоэффективности 2010 год, Китай Самым энергоэффективным сверхвысотным зданием многие специалисты называют 309-метровую башню Pearl River Tower, построенную 3 года назад в Гуанчжоу. Здание имеет 71 этаж. Показательно, что спроектировали его американцы – инженеры из Skidmore, Owings & Merrill. Для выработки электроэнергии в здании используются солнечные батареи нового поколения, а для ее сохранения предусмотрены особые коллекторы. В конструкцию технических этажей инегрированы ветрогенераторы – они служат дополнительным источником энергии. Необычная конструкция стен позволяет максимально эффективно использовать энергию воздушных масс. Всего ветрогенератора четыре. Они представляют собой четыре ветроэнергетические турбины, каждое из колес которых имеет 6-метровый диаметр. Несмотря на то, что скорость движения воздуха на уровне техэтажей небольшая, эффективность ветроустановок высокая: инженеры сумели использовать эффект сквозняка в отверстиях между противоположными сторонами фасада. Таким образом скорость воздушного потока вырастает вдвое. «Добывают» энергию для здания и фотоэлектрические солнечные панели, смонтированные на западном и восточном фасадах. Есть они и в верхней части здания. Суммарная площадь солнечных батарей составляет более 1 500 кв.м на каждый фасад. Суммарная мощность фотоэлектрических панелей около 300 000 кВт. Оптимальное охлаждение отчасти обеспечивают каналы, по которым циркулирует хладоагент (они пронизывают здание  насквозь). «Отчасти» – потому что в охлаждение свою лепту вносят окна в южной части сооружения – они имеют двойное остекление и межстекольную вентиляцию. Кроме того, на окнах установлены жалюзи, положение ламелей которых автоматически меняется с перемещением Солнца по небосклону. И в довершение всего – прогрев здания солнечными лучами уменьшают особые конструкционные материалы. Достигнуть предельного уровня совершенства проекту помешала «проза жизни»: представители местных электросетей не разрешили владельцу здания реализовать электричество в сеть общего пользования. Этот камень преткновения обнаружился, когда процесс проектирования уже шел вовсю. В основном именно поэтому архитекторам не удалось добиться цели – создать «нулевое» углеродно-нейтральное здание.

 

<< Back

Семикин.

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ АРХИТЕКТУРЫ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ

Семикин Павел Павлович,
магистрант НГАХА
Научный руководитель:
кандидат архитектуры,
профессор И.В. Швецова,
Новосибирская государственная архитектурно-художественная академия,
г. Новосибирск, Россия

УДК 69.032.22:620.92

Дается определение понятию «энергоэффективное высотное здание» в России и за рубежом. Приведены описания наиболее известных энергоэффективных высотных зданий в период с 1970-х гг. по настоящее время. Рассматриваются современные тенденции и особенности развития архитектуры энергоэффективных высотных зданий.

 

Ключевые слова: высотные здания, энергоэффективность, энергосбережение

Существует много определений термина «высотное здание». Технический комитет ASHRAE по высотным зданиям дал такое определение: это здание, высота которого превышает 91 м. Совет по высотным зданиям и городской среде (CTBUH) определяет его как здание, в котором высотность непосредственно определяет планирование проекта или сферу использования здания. Это определение, хотя и несколько расплывчатое, улавливает суть высотного здания как комплекса взаимосвязанных систем. Высотными зданиями в России, согласно ТСН 31-332-2006, МГСН 4.19-2005 и МГСН 1.04-2005, считаются общественные здания высотой более 50 м и жилые здания высотой более 75 м.

Энергоэффективные здания как новое направление в экспериментальном строительстве появились после мирового энергетического кризиса 1974 года [1]. Проект первого энергоэффективного высотного здания начал осуществляться в 1972 году в Манчестере, штат Нью-Хемпшир, США архитекторами Николасом Исааком и Эндрю Исааком. В окончательном варианте проекта здание общей площадью 16350 м² состояло из семи офисных этажей, технического этажа и двухъярусного гаража (рис. 1). Экономия энергии, затрачиваемой на вентиляцию здания, реализовывалась уменьшением объема поступления наружного воздуха путем рационализации планировки; замены наружного воздуха очищенным рециркуляционным, а также правильной организацией воздухораспределения. За счет применения рекуператоров тепла энергия, затрачиваемая на нагрев и охлаждение приточного воздуха, была уменьшена на 60-75%. Для снижения затрат электроэнергии на освещение была использована система управления искусственным освещением в зависимости от изменения уровня естественного освещения [2].

Второе здание, которое было запроектировано и построено как энергоэффективное – это здание «EKONO-house» в г. Отаниеми близ Хельсинки, Финляндия, 1979 г. (рис. 2). Авторами проекта стали инженеры фирмы, работавшие под руководством архитектора Хеймо Каутонена. Основными инновационными энергосберегающими решениями здания «EKONO-house» являются:

• эффективное использование внутреннего объема здания для минимизации площади ограждающих конструкций и уменьшения через них теплопотерь;
• эффективная теплоизоляция ограждающих конструкций для уменьшения теплопотерь;
• высокая теплоемкость ограждающих конструкций для накопления тепла и повышения теплоустойчивости здания;
• аккумулирование тепла солнечной радиации в основании здания для снижения нагрузки на систему отопления;
• применение вентилируемых окон для уменьшения теплопоступлений в летнее время и уменьшения теплопотерь в зимнее время;
• минимальные утечки воздуха (герметичность здания) и низкий расход наружного воздуха в системе вентиляции для снижения затрат энергии на отопление здания;
• эффективное освещение для снижения затрат электрической энергии;
• система автоматического управления оборудованием климатизации и освещением для оптимизации и учета потребления энергии.

Ключевая особенность системы климатизации здания «EKONO-house» – окна специальной конструкции, так называемые «вентилируемые окна». В отличие от окон традиционной конструкции, имеющих замкнутую воздушную прослойку между стеклами, вентилируемые окна имеют вверху и внизу щели, через которые движется (вентилируется) внутренний воздух. Ежегодное удельное теплопотребление первой секции здания «EKONO-house» составило 124 кВт∙ч/м². Это на 50 % ниже удельного теплопотребления административных зданий, построенных в Финляндии в то время. Подобные здания в США имели еще большее удельное теплопотребление. Ежегодное удельное электропотребление первой секции составило 79 кВт∙ч/м², что также ниже электропотребления подобных зданий в Финляндии или США [2].

Идея использования энергосберегающих технологий получила свое продолжение в проекте жилого района VIIKKI, Хельсинки, Финляндия, 1980-е гг. Энергоснабжение района обеспечивается комбинацией районного тепло- и электроснабжения Хельсинки и солнечного теплоснабжения. Система солнечного теплоснабжения состоит из восьми установленных на здании солнечных коллекторов общей площадью 1248 м² [3].

В мае 1997 года во Франкфурте-на-Майне было завершено строительство здания «Commerzbank». Его высота составляет 259 метров, высота с антенной – 300 метров (24-е место в мире по высоте). Здание, разработанное британским архитектором сэром Норманом Фостером и его студией «Foster and Partners» (Лондон), представляет собой радикальный пересмотр всей концепции строительства высотных зданий. В небоскребе используются главным образом естественное освещение и естественная вентиляция, имеется атриум, проходящий от уровня земли до самого верхнего этажа, и из каждого офиса или части здания открывается вид на город. Атриум является каналом естественной вентиляции для смежных офисных помещений здания. Каждый этаж имеет три крыла, два из которых выделены под офисные помещения, а третье является частью одного из четырехэтажных зимних садов (рис. 4).

Четырехэтажные сады – «зеленые легкие» здания, размещенные по спирали вокруг треугольной формы здания, обеспечивают для каждого яруса вид на растительность и устраняют неразделенность больших объемов офисного пространства. Для снижения затрат энергии на климатизацию здания, а также для организации естественной вентиляции светопрозрачные ограждения офисов здания сделаны двухслойными. Естественная вентиляция здания «Commerzbank» осуществляется под действием гравитационных сил и под действием ветрового давления. Выбор ориентации здания относительно преобладающего направления ветра позволил обеспечить достаточную естественную вентиляцию. Все функции здания направлены на удовлетворение потребностей сотрудников и в то же время предполагают высокую эффективность использования энергии. Это достигается при управлении инженерным оборудованием «интеллектуальной» системой, которая обеспечивает оптимальный режим работы систем вентиляции, отопления и охлаждения, а также параметры микроклимата непосредственно в рабочей зоне. При разработке проекта использовались методы компьютерного моделирования и аэродинамические исследования [2].

К началу девяностых годов во Франкфурте-на-Майне назрела острая необходимость в перепланировке центральной части города. Было принято решение об уплотнении застройки банковского квартала города и строительстве высотных зданий. Наряду с «Commerzbank» и рядом других объектов было построено «MAIN TOWER». Здание заняло четвертое место по высоте (200 метров, с учетом антенны – 240 метров) и было сдано в эксплуатацию в январе 2000 года. «MAIN TOWER» представляет собой две башни, одна из которых, высотой 200 метров, в плане круглая, а другая, высотой 170 метров – квадратная (рис. 5). Общая площадь помещений, включая подземные этажи, составляет 101705 м².

При проектировании и строительстве здания «MAIN TOWER» были использованы следующие энергоэффективные мероприятия:

• применение автономных источников энергосбережения;
• использование тепла земли для снижения затрат энергии на отопление;
• использование основания здания для накопления тепла или холода;
• использование светопрозрачных ограждающих конструкций с высокими тепло- и солнцезащитными характеристиками, а также применение автоматических солнцезащитных устройств для снижения теплопотерь в зимнее время и снижения нагрузки на систему климатизации в летнее время;
• использование в теплую погоду естественной вентиляции через открываемые окна для снижения затрат энергии и улучшения микроклимата помещений;
• применение охлаждаемых потолков и панельно-лучистого отопления для снижения затрат энергии на охлаждение и отопление, а также для улучшения комфорта;
• применение «интеллектуальной» системы автоматического управления инженерным оборудованием для обеспечения комфортных параметров микроклимата помещений и снижения затрат энергии;
• автоматическое регулирование уровня искусственного освещения и использование осветительных ламп нового типа, обеспечивающих снижение затрат энергии на 20-25%.

Для энергоснабжения здания «MAIN TOWER» используются:

• автономные источники тепловой и электрической энергии, работающие на природном газе;
• тепло земли для отопления и охлаждения здания;
• внешние источники тепловой и электрической энергии (централизованное теплоснабжение и энергосистема города).

Окна здания «MAIN TOWER» выполнены в виде двойных стеклопакетов, заполненных криптоном. Толщина специальных стекол, покрытых с двух сторон металлоксидной пленкой, выполняющей солнцезащитные функции, составляет 10 мм. В круглой части башни наружное стекло стеклопакета выгнуто в соответствии с радиусом кривизны башни, а внутренне стекло – плоское (рис. 6).

Здание «MAIN TOWER» оборудовано системой механической вентиляции, однако, в теплую погоду для снижения затрат энергии и улучшения микроклимата помещений возможно использование естественной вентиляции через открываемые окна, створки которых выдвигаются параллельно фасаду. Расстояние, на которое выдвигаются створки, регулируется от 1 до 200 мм, в зависимости от условий наружного климата.

Благодаря остеклению «от пола до потолка» в здании «MAIN TOWER» обеспечивается высокая степень естественного освещения в течение светлого времени суток. Если в помещении достаточно светло, то лампы на потолке, расположенные рядом с окном, автоматически выключаются. Такое решение также позволяет снизить затраты энергии на освещение.

В России единственным энергоэффективным высотным зданием является 17-этажный энергоэффективный жилой дом в микрорайоне Никулино-2 в г. Москве, разработанный и реализованный в период с 1998 по 2002 гг. (рис. 7). Энергоэффективные мероприятия, использованные при проектировании и строительстве жилого дома:

• теплонасосная установка для горячего водоснабжения, использующая тепло грунта и удаляемого вентиляционного воздуха;
• система вентиляции с механической вытяжкой и естественным притоком;
• система отопления, обеспечивающая возможность поквартирного учета и регулирования тепловой энергии и индивидуального регулирования температуры воздуха в помещениях;
• наружные ограждающие конструкции с повышенной теплозащитой. Теплоэнергоснабжение здания осуществляется двумя путями:
• за счет использования тепла земли и тепла удаляемого воздуха для горячего водоснабжения посредством тепловых насосов;
• использованием источника тепловой (централизованное теплоснабжение) и электрической энергии.

Базовой серией для реализации проекта была выбрана типовая серия жилых домов 111-355 Министерства обороны России как наиболее полно отвечающая требованиям энергоэффективности с точки зрения архитектурных и объемно-планировочных решений [2].

Таким образом, в настоящее время энергоэффективными называют такие здания, при проектировании которых был предусмотрен комплекс архитектурно-строительных и инженерно-технических мероприятий, обеспечивающих существенное снижение затрат энергии на теплоснабжение этих зданий по сравнению с обычными (типовыми) зданиями при одновременном повышении комфортности микроклимата в помещениях [2].

В основе концепции проектирования современных энергоэффективных зданий лежит идея: качество окружающей нас среды оказывает непосредственное влияние на качество нашей жизни дома, на рабочем месте или в местах общего пользования, составляющих основу городов. Одна из главных идей для архитектуры и строительства XXI века – природа не пассивный фон нашей деятельности: может быть создана новая природная среда, обладающая более высокими комфортными показателями для градостроительства и являющаяся в то же время энергетическим источником для систем климатизации зданий [1].

Очевидно в ближайшие два-три десятилетия, на стыке периодов исчерпания традиционных и недостаточного развития новых энергоисточников, возникнет дефицит энергоресурсов и резкое их удорожание, и задача экономии энергоресурсов станет приоритетной [4].

Анализ развития энергоэффективных зданий показывает, что архитектура и строительство вступают в совершенно новый этап своей истории, что появление и развитие энергоэффективных зданий – есть отражение глобальных проблем развития общества, начиная с середины ХХ века, со всеми его положительными и отрицательными направлениями поисков. Энергоэффективные здания как симбиоз творчества архитектора и инженера достигают в этом союзе вершин произведения искусства [1], что позволяет прогнозировать дальнейшее развитие данного типа зданий и их места в структуре городской застройки.

Логическим завершением этапов развития энергоэффективных зданий явилась практика строительства «sustainable buildings», которая сегодня вызывает большой интерес у специалистов всех стран. Буквальный перевод «sustainable buildings» – «поддерживающие здания», но по своему смыслу это выражение означает «жизнеудерживающие здания», «жизнесохраняющие здания», т. е. здания, которые находятся в равновесии с окружающей средой и человеком.

«Sustainable buildings» – это альтернатива стремлению человека «покорить» природу, она включает в себя изучение возможности использования экологически чистых возобновляемых источников энергии, оптимального использования затребованной энергии, сохранения водных ресурсов, применения строительных материалов повторного использования, улучшения качества среды обитания человека.

Схематично жизнеудерживающие здания можно представить состоящими из трех взаимосвязанных понятий (рис. 8):

— комфортного микроклимата помещений;

— максимального использования энергии природы;

— оптимизированных энергетических элементов здания как единого целого.

В настоящее время происходит повсеместное внедрение и популяризация высотных зданий и комплексов, усиление их концентрации и значимости в различных странах мира. Учитывая масштабные проекты высотных зданий последних лет в России и за рубежом и их огромное энергопотребление, одним из основополагающих принципов при проектировании становится использование энергоэффективных технологий. Важными сторонами проектов становятся уменьшение энергопотребления и нейтрализация воздействий возведения и эксплуатации высотных зданий на окружающую среду.

Поиски взаимодействия и компромисса между этими элементами послужат созданию экологически элитного здания, и это является главной задачей специалистов в первой половине XXI века [1].

Библиография 

1. Табунщиков Ю. А. От энергоэффективных к жизнеудерживающим зданиям / Ю.А. Табунщиков Ю. А. // АВОК – 2003. – № 3. – С. 8.
2. Табунщиков Ю. А. Энергоэффективные здания / Ю. А. Табунщиков, Бродач М. М., Шилкин Н. В. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2003. – C. 8-76
3. Бродач М. М. VIIKKI – новый взгляд на энергосбережение / М.М. Бродач // АВОК – 2002. – № 6. – С. 14.
4. Молодкин С. А. Принципы формирования архитектуры энергоэффективных высотных жилых зданий [Электронный ресурс]: дис. … канд. архитектуры : 18.00.02 / С.А. Молодкин. – М.: РГБ, 2007. – 142 с. : ил.

23 ключевые особенности, которые следует учитывать

С годами эффективное использование энергии становится все более важной проблемой во всем мире из-за проблемы глобального потепления. В настоящее время все стремятся перейти к энергоэффективным продуктам и проектам, включая коммерческие здания. Но не знать, что входит в энергоэффективные офисные здания, может быть сложно.

Вот 23 ключевые особенности, которые необходимо включить в проект энергоэффективного здания, и почему каждая из них так важна.

Почему важны энергоэффективные здания

Глобальное потепление стало невероятно актуальной темой, и один из лучших способов борьбы с этим неблагоприятным воздействием на окружающую среду — перейти к более энергоэффективному проектированию и строительству. Сокращая количество природных ресурсов, земли, сырья и энергии, которые мы используем в строительстве и для строительства зданий, мы можем значительно уменьшить количество парниковых газов, выбрасываемых в окружающую среду.

Энергоэффективные здания по-прежнему являются высокоэффективными зданиями, способными на многое; они просто используют различные методы строительства, материалы и другие ресурсы для создания более энергоэффективной и, следовательно, экологически чистой конструкции.

Преимущества энергоэффективных зданий

Создание энергоэффективных зданий дает бесчисленное количество преимуществ. Вот четыре существенных преимущества, которые следует учитывать:

1. Энергоэффективность экономит деньги

Коммерческие здания используют много энергии для работы, от электричества, отопления и охлаждения, а также для повседневной деятельности. Это делает эти здания невероятно дорогими, чтобы держать их открытыми и эксплуатироваться.

Инвестируя в создание энергоэффективных коммерческих зданий, многие из этих затрат могут быть значительно сокращены. Это оставляет больше денег для других областей бизнеса, потому что владельцы зданий будут тратить меньше на счета за коммунальные услуги и содержание здания.

2. Повышение рентабельности инвестиций

То, что касается всех коммерческих и офисных зданий, — это их окупаемость инвестиций или рентабельность инвестиций. Создавая энергоэффективные здания, владельцы зданий обеспечивают более длительный срок службы здания и необходимость менее серьезного ремонта с течением времени. В результате здание будет иметь гораздо более высокую рентабельность инвестиций, а это означает, что если вы когда-нибудь решите продать свое здание, вы сможете получить максимальную прибыль благодаря инвестициям в создание энергоэффективного места.

3. Право на участие в специальных программах, скидках и поощрениях

С этим новым толчком к энергоэффективности правительство ввело многочисленные программы, чтобы побудить предприятия и владельцев зданий инвестировать в зеленую энергию и строительство. У Министерства энергетики США (DOE) есть база данных с подробным описанием различных налоговых кредитов, скидок и сбережений за энергоэффективность, доступных коммерческим предприятиям, государственным и местным органам власти. Существуют стимулы практически для каждого аспекта энергоэффективности, от установки солнечных батарей до установки более энергоэффективной системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

4. Снижение дополнительного воздействия вредных парниковых газов

Доказано, что парниковые газы невероятно вредны для окружающей среды, и все ищут способы ограничить количество парниковых газов, которые они выбрасывают в атмосферу. Один из способов сделать это — ограничить количество выбросов углекислого газа и загрязнения, которые создает ваше здание. Энергоэффективный дизайн здания и бытовая техника помогают ограничить эти вещи, и, получая зеленый сертификат, вы даете понять, что привержены ограничению и устранению вашего вклада парниковых газов, придавая вам более благоприятный вид в глазах и разуме. более экологичной эпохи.

23 Характеристики энергоэффективных коммерческих зданий

Общие характеристики здания

1. Близость к общественному транспорту

Как упоминалось ранее, одним из преимуществ энергоэффективности является сокращение выбросов парниковых газов. Благодаря расположению вашего здания в центре города, рядом с остановками общественного транспорта, работникам не придется полагаться на свои автомобили, чтобы добраться до работы. Это означает, что они могут переключиться на общественный транспорт и исключить ненужную зависимость от автомобилей, которые выделяют вредные газы в окружающую среду.

2. Новые здания должны учитывать ориентацию на природу

Учитывая ориентацию вашего здания (если это новая постройка), вы можете лучше использовать солнечный свет и соответствующим образом разместить окна. Это сделает так, что вы не будете так сильно полагаться в течение дня, что позволит вам сэкономить больше на счетах за коммунальные услуги.

3. Используйте преимущества существующих конструкций

Вместо того, чтобы строить совершенно новую структуру, найдите существующую и модернизируйте ее в соответствии со своими потребностями. Это может сэкономить не только много денег, не только на стоимости строительных материалов, но и на энергии, необходимой для строительства совершенно нового здания.

4. Проектирование с учетом модернизации

В качестве альтернативы, если вам нужно построить новое здание, то оно должно быть построено с учетом идеи модернизации. Таким образом, если вы когда-нибудь решите продать, кто-то другой сможет купить его и иметь хорошую основу для начала, вместо того, чтобы начинать с нуля самому.

5. Выберите наименьшее возможное здание

Если вам не нужно большое здание, то не выбирайте массивную конструкцию. Просто выбрав здание разумного размера, вы можете построить значительно более энергоэффективное здание. Благодаря меньшему размеру вашему зданию потребуется меньше материалов и меньше энергии для функционирования, что сэкономит тысячи на строительстве и эксплуатационных расходах.

6. Помните о различных стандартах энергоэффективности

Когда дело доходит до энергоэффективных зданий, существуют различные стандарты, которые помогают измерить, насколько здание энергоэффективно. Стремясь соответствовать стандартам Energy Start, Лидерства в энергетическом и экологическом проектировании (LEED) и Международного кодекса экологического строительства (IGCC), вы можете быть уверены, что создадите экологичную и энергоэффективную структуру.

7. Надлежащая изоляция

Изоляция является решающим фактором в обеспечении энергоэффективности зданий. Во-первых, вы хотите выбрать зеленый изоляционный материал, такой как полистирол или целлюлоза. Затем вы хотите убедиться, что вы тщательно изолируете свое здание. Правильно утеплив здание качественным продуктом, вам не придется беспокоиться о выходе горячего или холодного воздуха, что поможет вам сэкономить на счетах за коммунальные услуги.

8. Выберите правильный Windows

Тип окон, которые вы используете, также имеет большое значение. Выбор окон с двойным или тройным остеклением и низкоэмиссионных окон может помочь дополнительно изолировать и защитить здание. Эти варианты энергосбережения помогут повысить общую энергоэффективность вашего здания и сэкономить еще больше денег на счетах за коммунальные услуги.

9. Используйте изолированный бетон

При строительстве энергоэффективного здания с нуля использование энергоэффективных строительных материалов является отличным вариантом. Современные строительные материалы, такие как изолированные бетонные опалубки (ICF) в сочетании с металлическим каркасом, помогают создать более прочную, энергоэффективную конструкцию, обеспечивают дополнительную изоляцию и легко выдерживают экстремальные погодные условия.

10. Рассмотрите возможность установки солнечных панелей

Когда речь идет об энергоэффективности и меньшем потреблении электроэнергии, еще одним отличным вариантом является установка солнечных панелей. Солнечные батареи позволяют вам меньше полагаться на электричество, что резко сокращает сумму, которую вы тратите на освещение и эксплуатацию различных приборов и машин. Многие штаты и города также предлагают отличные стимулы для установки солнечных батарей, добавляя к их множеству преимуществ.

Обогрев и охлаждение

11. Выберите высокоэффективную систему HVAC

Система HVAC, пожалуй, самая важная часть любого дома или здания. Эта единая система управляет обогревом, вентиляцией и охлаждением всего здания. Поэтому имеет смысл выбрать тот, который имеет рейтинг Energy Star, что гарантирует его энергоэффективность и требует меньше энергии для работы.

12. Регулярная замена воздушных фильтров

Наряду с наличием энергоэффективной системы ОВКВ необходимо регулярно менять воздушные фильтры. Эти фильтры могут загрязниться и забиться грязью, что заставит ваш HVAC работать усерднее, чтобы обогреть или охладить здание, и увеличит ваши счета за коммунальные услуги.

13. Каналы чистого воздуха

Кроме того, вы хотите, чтобы ваши воздуховоды были чистыми. Хотя это необходимо делать только по мере необходимости, очень важно поддерживать вашу систему HVAC в отличном состоянии, чтобы она продолжала работать как можно дольше и не имела проблем или поломок.

14. Используйте герметик для предотвращения утечек воздуха HVAC

Другим важным шагом в поддержании исправной работы системы HVAC является герметизация всех потенциальных утечек воздуха. Профессиональные техники используют такие продукты, как Aeroseal, которые автоматически находят и устраняют любые утечки. Применение этого герметика поможет предотвратить утечку горячего и холодного воздуха, что сделает ваше здание энергоэффективным.

15. Разместите вентиляционные отверстия в правильных местах

Расположение вентиляционных отверстий также имеет решающее значение для максимально эффективной работы вашей системы HVAC. Вентиляционные отверстия должны быть стратегически расположены в комнатах и ​​коридорах, а также в местах, где они легко доступны для очистки и обслуживания, но все же достаточно вне досягаемости, чтобы они не были заблокированы мебелью, оконными покрытиями или бумагой.

16. Используйте программируемые термостаты

Программируемые термостаты могут помочь в создании энергоэффективных коммерческих зданий, позволяя устанавливать ОВКВ на определенную температуру в разное время суток. Таким образом, температура может изменяться автоматически, когда людей нет в здании, что экономит много денег, а также экономит энергию.

Другие энергоэффективные функции

17. Установка светодиодных ламп

Светодиодные лампочки стали популярным выбором для энергоэффективных офисных зданий, поскольку они потребляют примерно на 50 процентов меньше электроэнергии, чем другие лампы, служат дольше, лучше работают при низких температурах, с меньшей вероятностью сломается, мгновенно включается и может легко сочетаться с диммерами для еще большей энергоэффективности.

18. Выберите приборы Energy-Star

Приборы с рейтингом Energy Star, такие как холодильники, посудомоечные машины, стиральные машины, сушилки и даже осушители воздуха, отлично подходят для повышения энергоэффективности зданий. Эти виды приборов экономят ваши деньги на эксплуатационных расходах, потому что они требуют гораздо меньше энергии для работы.

В среднем они могут потреблять на 10–30 % меньше энергии, чем приборы, не относящиеся к категории Energy Star.

19. Инвестиции в энергоэффективные водонагреватели

На водонагреватели приходится 7 процентов энергопотребления коммерческих зданий, поэтому использование высокоэффективного водонагревателя поможет сократить ваши расходы. Такие варианты, как безрезервуарные системы, системы с высокоэффективными резервуарами для хранения воды, водонагреватели с тепловым насосом или даже солнечные водонагреватели, могут значительно снизить эксплуатационные расходы и стать более энергоэффективным вариантом.

20. Выберите правильный декор для окон

Обработка окон может иметь неожиданный эффект в создании энергоэффективных офисных зданий. Имея жалюзи или другие виды эффективной обработки окон, вы можете контролировать количество солнечного света, которое получает ваше здание. Зимой их можно держать открытыми, чтобы получать больше естественного солнечного тепла, а летом их можно держать закрытыми, чтобы было прохладнее. Это позволит вам меньше полагаться на систему HVAC, экономя деньги и энергию.

21. Установка потолочных вентиляторов

В дополнение к обработке окон, наличие потолочных вентиляторов по всему зданию также поможет распределить горячий и холодный воздух, производимый вашей системой HVAC, чтобы все части здания оставались теплыми или холодными соответственно. . Это также поможет вашему HVAC не работать слишком тяжело и сэкономит ваши деньги.

22. Учитывайте рабочее освещение

Вместо того, чтобы освещать все здание, даже неиспользуемые участки, что может стоить больше денег и энергии, инвестируйте в рабочее освещение. Это будет потреблять значительно меньше энергии по сравнению с верхним освещением. Это также будет менее агрессивно для глаз сотрудников, что позволит им контролировать собственное освещение.

23. Обратите внимание на лампы с регулируемой яркостью

В качестве альтернативы есть также вариант с диммируемым освещением, что отлично сочетается со светодиодными лампами. Это может позволить вам приглушить верхний свет в течение дня, когда много естественного солнечного света, и настроить его по мере того, как становится темнее или облачно. Наличие такого контроля — еще одна вещь, которая помогает создать более энергоэффективное здание, поскольку вы будете использовать меньше электроэнергии.

Простые изменения, одна большая разница

Строительство энергоэффективных коммерческих зданий – это путь в будущее. Энергоэффективные здания не только экономят своим владельцам много денег, но и проявляют уважение к окружающей среде, делая сознательный выбор менее вредных продуктов, материалов и эксплуатации в целом. Нельзя отрицать преимущества энергоэффективного здания, и создать его несложно.

Особенности, подобные упомянутым выше, являются основой функциональных, энергоэффективных офисных зданий, и их включение в ваш собственный проект сэкономит вам деньги, энергию и заслужит уважение в вашем сообществе.

Энергоэффективность | Министерство энергетики

Офис Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии

Энергоэффективность — это использование меньшего количества энергии для выполнения той же задачи или получения того же результата. Энергоэффективные дома и здания потребляют меньше энергии для обогрева, охлаждения и работы бытовой техники и электроники, а энергоэффективные производственные предприятия потребляют меньше энергии для производства товаров.

Энергоэффективность — один из самых простых и экономичных способов борьбы с изменением климата, снижения затрат на энергию для потребителей и повышения конкурентоспособности предприятий США. Энергоэффективность также является жизненно важным компонентом в достижении нулевых выбросов углекислого газа за счет декарбонизации.

Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии (EERE) продвигает чистую энергию через свои технические офисы и программы, которые финансируют исследования и разработки и продвигают энергоэффективность во всех секторах экономики США. Узнайте, как вы тоже можете стать чемпионом чистой энергии.

Преимущества энергоэффективности

Энергоэффективность экономит деньги, повышает отказоустойчивость и надежность электросети, а также приносит пользу окружающей среде, обществу и здоровью.

Экономия затрат

Дома вы можете сэкономить деньги на счетах за электроэнергию за счет повышения энергоэффективности и защиты от непогоды, таких как добавление изоляции, использование светодиодного освещения и установка теплового насоса, которые уменьшают потребление энергии и могут повысить комфорт.

В энергоэффективных зданиях обогрев, охлаждение и эксплуатация обходятся дешевле, а промышленность и производственные предприятия могут производить продукцию с меньшими затратами. Энергоэффективный транспорт приводит к экономии топлива.

Преимущества сообщества

Программы повышения энергоэффективности повышают устойчивость сообществ и обеспечивают равенство источников энергии за счет предоставления эффективных, экономичных технологий и инфраструктуры недостаточно обслуживаемым сообществам, в том числе цветным сообществам.

Эти общины непропорционально сильно страдают от загрязнения воздуха и имеют более высокое энергетическое бремя, которое представляет собой процент валового дохода домохозяйства, расходуемый на затраты на энергию.

Экологические преимущества

Сокращение потребления энергии имеет важное значение в борьбе с изменением климата, поскольку традиционные электростанции работают на ископаемом топливе, которое выделяет парниковые газы и способствует загрязнению воздуха. Энергоэффективные дома и здания также лучше приспособлены для перехода на возобновляемые источники энергии, которые не производят вредных выбросов.

Устойчивость и надежность

Повышение энергоэффективности снижает количество электроэнергии в сети за один раз, известное как нагрузка, сводя к минимуму перегрузки и нагрузку на электросеть США. Меньшая нагрузка предотвращает перебои в подаче электроэнергии.

Польза для здоровья

Сокращение использования ископаемого топлива приводит к очистке воздуха, воды и земли, что напрямую влияет на здоровье людей, особенно в маргинализированных сообществах и людей, состояние которых усугубляется загрязнением.

Энергоэффективность в разных секторах

EERE работает над повышением энергоэффективности в зданиях, промышленности и государственном секторе через четыре технологических офиса, а также через программы, партнерства и инициативы.

Управление перспективных материалов и производственных технологий

Управление строительных технологий

Управление по промышленной эффективности и обезуглероживанию

Энергоэффективность зданий

Управление строительных технологий (BTO) работает над созданием высокопроизводительных, энергоэффективных и гибких по спросу жилых и коммерческих зданий в поддержку справедливого перехода к безуглеродной энергетической системе к 2050 году, начиная с обезуглероженного энергетического сектора до 2035.

Узнайте, как принять участие в повышении эффективности домов, зданий и заводов в стране в рамках инициативы Better Buildings Initiative.

На здания и производственные предприятия приходится около двух третей выбросов углекислого газа в США. Неиспользованная энергия — это сэкономленная энергия, и Министерство энергетики поощряет партнеров к повышению энергоэффективности. Организации могут ставить цели и сотрудничать с Министерством энергетики, чтобы сократить выбросы парниковых газов в рамках программы Better Climate Challenge.

Домашняя энергоэффективность

Energy Saver — это ресурс Министерства энергетики США по экономии энергии в домашних условиях. Посетите страницу Energy Saver, чтобы получить советы по следующим вопросам:

Оценка энергопотребления дома

Отопление и охлаждение

Кондиционер

Домашние системы отопления

Программируемые термостаты

Домашний комфорт

Изоляция

Эффективный дизайн дома

Окна, двери и световые люки

Экономия электроэнергии и топлива

Приборы и электроника

Выбор освещения для экономии денег

Домохозяйства с низким доходом могут получить помощь от правительства штата и местного самоуправления для повышения эффективности использования энергии и снижения счетов за электроэнергию. Узнайте, как подать заявку на помощь в утеплении.

Каждый американец может выступать за использование возобновляемых источников энергии, став чемпионом по экологически чистой энергии. И маленькие, и большие действия имеют значение. Присоединяйтесь к движению.

Промышленная декарбонизация и энергоэффективность

Управление промышленной эффективности и декарбонизации (IEDO) занимается повышением эффективности использования энергии и материалов, производительности и конкурентоспособности производителей в промышленном секторе.

Усилия IEDO по промышленной декарбонизации направлены на поэтапный отказ от выбросов парниковых газов (ПГ) в атмосферу во всех аспектах промышленности в поддержку плана администрации Байдена-Харриса по достижению нулевых выбросов углерода к 2050 году.

Производители могут сотрудничать с программой Better Plants Program, чтобы ставить цели по сокращению потребления энергии, воды и отходов, а также получать техническую помощь, инструменты и многое другое. Узнайте больше о Better Plants.

Энергоэффективное вождение и транспортные средства

Принцип устойчивого транспорта EERE направлен на то, чтобы сделать транспорт чище и эффективнее за счет решений, которые выводят на дороги электромобили и заменяют нефть чистым бытовым топливом.

Energy Saver предлагает водителям советы по экономии денег на бензине и переходу на экономичные автомобили и автомобили, работающие на альтернативном топливе.

Энергоэффективные продукты

Энергосберегающие продукты для дома и других секторов экономики ежегодно экономят американцам миллиарды на счетах за коммунальные услуги.

Программа стандартов на приборы и оборудование BTO реализует минимальные стандарты энергосбережения для приборов и оборудования, используемых в домах, промышленности и коммерческих зданиях.

Посетите ENERGY STAR, чтобы найти энергоэффективные бытовые и коммерческие продукты, включая бытовую технику, кондиционеры, водонагреватели, лампочки и электронику.

Калькулятор энергопотребления устройств Energy Saver поможет вам оценить и сравнить стоимость эксплуатации различных бытовых приборов и электроники.

Другие способы EERE Champions Clean Energy

 

Возобновляемая энергия

Прикладные исследования, разработки и демонстрация EERE направлены на то, чтобы сделать возобновляемую энергию конкурентоспособной по стоимости с традиционными источниками энергии. Узнайте больше о работе EERE в области геотермальной, солнечной, ветровой и гидроэнергетики.

Узнать больше

Устойчивый транспорт

Узнайте о работе EERE в области биоэнергетики, водорода и топливных элементов, а также транспортных средств, направленной на расширение доступа к бытовым экологически чистым транспортным видам топлива и повышение энергоэффективности, удобства и доступности перевозки людей и товаров.

Узнать больше

Найти работу в области чистой энергии

EERE занимается созданием экономики экологически чистой энергии, что означает создание миллионов новых рабочих мест в сфере энергоэффективности, включая строительство, производство и другие отрасли промышленности. Узнайте больше о вакансиях в сфере чистой энергетики:

Вакансии в области чистой энергии

Готовы начать строить наше будущее в области чистой энергии с новой карьерой в EERE?

Узнать больше

Поиск карьеры в области экологически чистой энергетики

Рабочие места в области экологически чистой энергетики можно найти в государственном, частном и некоммерческом секторах, начиная с начального уровня и заканчивая профессиональными должностями.

Узнать больше

Стажировки, стипендии, возможности для выпускников и докторантов

Найдите стипендии, стипендии, стажировки и исследовательские возможности в EERE и других федеральных агентствах США, связанных с наукой, технологиями, инженерией и математикой (STEM).

Узнать больше

Возможности для выпускников и докторантов

EERE и различные другие организации и учреждения предлагают возможности получения стипендий по всей стране — от Вашингтона, округ Колумбия, до Дейтона, Огайо, Голдена, Колорадо и других мест — как для студентов, так и для преподавателей.