понедельник, 26 октября 2009 г.

Экодом нулевого энергопотребления: реальный шаг к устойчивому развитию

Идея строительства домов с низким и даже нулевым потреблением энергии не нова: в Европе счет таким домам идет уже на тысячи, первый дом появился в Швеции два десятилетия назад , затем «процесс пошел» в Германии. Меня эта идея впервые посетила около 30 лет назад, когда я принимал участие в моделировании и разработке систем жизнеобеспечения космических станций Салют и Мир. Мысль, которая не давала тогда покоя: мы строим независимое от сетей жилище в Космосе, но на Земле это сделать гораздо проще и дешевле. Наши города и жилища преобразились бы, экология бы улучшилась, затратное коммунальное хозяйство можно было бы ограничить функцией уборки территории...

Второй раз я задумался о этой типологии жилища в конце 80-х, когда принимал участие в разработке систем энергообеспечения домов для чернобыльцев, будучи сотрудником Института тепло- и массообмена НАН РБ: дома строились в чистом поле, инфраструктуры - кроме электросетей - не было, приходилось отапливать поселки относительно дешевым «ночным» электричеством, создавать суточные высокотемпературные теплоаккумуляторы, это вызывало экологические проблемы, а проблем со здоровьем у переселенцев и так хватало.
Чуть позже появилась немецкая концепция «энергопассивного дома» и дома «нулевого энгергопотребления», разработанная доктором Фейстом из Фрайбурга - она очень проста:
1) суммарный коэффициент сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций должен быть (для условий Центральной Европы, градусо-сутки отопительного сезона -2,5 тысячи) не менее 10 (наш СниП рекомендует не менее 2,5 для наших условий : градусо-сутки отопительного сезона 4,2 тысячи, - понятно что при этом энергозатраты на отопление составят у нас в лучшем случае 120 кВтчас кв. м в год),
2) использование пассивной солнечной архитектуры (окна – на юг, но с соответствующей защитой от летнего перегрева),
3) рекуперация тепла при вентиляции с кпд около 0.7, т.е. примерно 70% тепла выходящего через систему вентиляции воздуха передается холодному входящему воздуху,
4) канал в грунте ниже линии промерзания для естественного подогрева входящего извне в дом воздуха грунтом зимой и охлаждения летом.

Построить дом по такой концепции не сложно, условная классификация домов при этом по энергозатратам следующая: если затраты на обогрев помещений в год составляют менее :

90 кВтчас на кв.м – дом энергоэффективный,

45 кВтчас на кв.м – энергопассивный,

15 кВтчас на кв.м – нулевого энергопотребления («на отопление ничего не тратиться», но требуется энергия для подготовки горячей воды, помещение прогревается солнечной энергией, а также выделяемой при приготовлении пищи, работе бытовых приборов и самим человеком);

менее 0 - «Энержи плюс» дом (русского эквивалента термина, определяющего дом, производящий энергии больше, чем ему надо (с возможностью поставки избытка энергии, например, электрической, в центральную сеть на коммерческой основе) пока не существует, как, впрочем, и условий для развития этого направления у нас, а жаль – условием вступления в ВТО является требование одинаковой внутренней цены на энергоносители с Европой, и соответствующий протокол Россией уже подписан, а климат в России и у нас существенно холоднее, чем в Европе.

Экономические расчеты показывают – даже при половине европейской цены никакое перекрестное субсидирование коммунальному хозяйству уже не поможет, поэтому понятна суть российской коммунальной реформы – государство отбрасывает от себя ЖКХ, состояние которого в большинстве населенных пунктов как минимум оставляет желать лучшего . Как в этих условиях будет выживать население в городах – одному Богу известно...

Однако не все так просто с домами низкого энергопотребления – пообщавшись с жителями таких домов в Германии я понял, что существует большая экологическая проблема качества воздуха в таких домах (вентиляция, «поддушенная» рекуперацией и необходимостью экономить, не всегда обеспечивает хорошее качество воздуха, особенно если используются ненатуральные строительные материалы и особенно утеплители). Эта большая экологическая проблема касается не только энергоэффективных домов, и она заслуживает того, чтобы рассмотреть ее подробно.
Будучи членом и экспертом рабочей группы Восток-Запад фракции красно-зеленых Европарламента, я достаточно хорошо знаю причины введения в силу с 1 июля 2008г Европарламентом нового законодательства в области обращения химических веществ (в том числе используемых в строительстве) – REACH. Суть его в следующем: всем участникам рынка дается год на выяснение опасности для здоровья того, что они производят и продают. Если опасность есть – еще 5 лет на закрытие/перепрофилирование производства или замену производимых веществ экологически безопасными. Введение этого законодательства инициировали результаты закрытого исследования состояния здоровья подрастающего поколения европейцев, вызывающего большие опасения специалистов. После многочисленных дебатов и дополнительных исследований эксперты сошлись на том, что основная проблема – качество воздуха искусственно созданной среды, в которой современный урбанизированный европеец проводит 23 часа в сутки (дом – машина - офис). В настоящее время в воздухе помещений индицируется около 4000 вредных для человека веществ, ПДК в Европе и США разработаны примерно на 2000, медики оперативно могут измерить 60 (для сравнения – у нас разработаны ПДК для 600 вредностей и только для рабочих зон, оперативно измерить медики могут не более 10). К чему это приводит – понятно: экологическое качество искусственно созданной среды практически никто не контролирует, и частенько возникают любопытные ситуации: все строительные материалы имеют гигиенические сертификаты, а жить (точнее, выжить) в новом доме, построенном из этих материалов, сложно (например, московский скандал с многоэтажками в Останкино - практически новые дома пришлось разбирать после аномально многочисленных случаев появления детей с врожденными уродствами). Слишком много пластика, особенно ПВХ, синтетических смол , композитов и т. п. в современном жилище и офисе. Проблема требует решения и возможны два пути – «контролировать дьявола», что сейчас пытается сделать Европарламент, либо не иметь с ним ничего общего, т.е. использовать природные экологически чистые местные материалы в строительстве. Какой путь более приемлем – каждый решает сам, но наша концепция дома нулевого энергопотребления базируется на немецких расчетах, и втором пути – деревянный каркас, солома или тростник как утеплитель и кровельнный материал, альтернативная энергетика (почти все, что нам нужно, производит белорусская фирма «Электрет»), создание пермакультурных систем утилизации отходов «экодом – участок – единое целое» с повышением плодородия приусадебных участков и т, д. Именно за разработку и внедрение в жизнь этой концепции при строительстве жилья для чернобыльцев в 2000г в Австрии нам вручили приз Международной премии Energy Globe в номинации «Жилище».

Хотя первый экодом из соломы появился в Беларуси в 1996г, а первый наш проект экодома нулевого энергопотребления прошел госэкспертизу еще в 1997г., построен первый экодом нулевого энергопотребления только сейчас в Беларучах под Минском – частным образом. Предыдущий проект так и не был реализован , несмотря на поддержку Минстройархитектуры – официального отказа не поступило, но в приватной беседе с заместителем тогдашнего градоначальника была озвучена мысль, что не гоже показывать населению, что можно жить в городе и не платить за сети, даже если ты ими не пользуешься.

Поэтому первый экодом нулевого энергопотребления в Беларуси построен за городом. Он выполнен по собственному проекту с учетом принципов фен-шуй и древнерусской системы пропорционирования «Всемер», идущей от параметров человека, а не искусственного эталона размером 1 метр, имеет ветряк (400 Вт), фотоэлектрические панели (300 Вт) , солнечный водогрейный коллектор (2х2 кв.м), систему аккумулирования электроэнергии на щелочном аккумуляторе и резервный полуторакиловатный генератор. По материалам и оборудованию мы уложились в 10000 долларов (примерно столько же стоит разрешение на подключение коттеджа к электросетям в Подмосковье). Экодом общей площадью 72 кв.м был начат в августе, закончен в декабре, обошелся в половину стоимости однокомнатной квартиры, хотя уровень комфорта и потребительские качества такого экодома несравненно выше (например, русская баня внутри, натуральная глиняная штукатурка внутри и снаружи, камин и высокоэффективная печь с низкой лежанкой, встроенная мебель из массива дуба, ольхи и сосны и т.д. ) Экодом полностью отвязан от центральных сетей, потребляет менее 20 кВтчас в год на кв.м и во многом подобен орбитальной станции – за свет, воду и канализацию платить не надо, надо просто разумно пользоваться естественными материальными и энергетическими потоками, не ухудшая, а улучшая состояние окружающей среды в процессе своей жизнедеятельности. Поэтому при его строительстве максимально использовались вторичные строительные материалы: кирпич с разрушенной фермы в соседней деревне, бутылки со свалки для кольцевого энергоэффективного фундамента шириной 0.5 м, стены были выполнены из отходов сельхозпроизводства – тюкованной соломы, крыша будет утеплена тростником с ближайшего озера, глина на штукатурку взята при рытье погреба рядом с домом, даже старая чугунная ванна нашла себе эффективное применение: из 1/3 сделан классический чугунный камин, а 2/3 пошло на практически вечную и бесплатную каменку в бане (каменки, которые можно купить на стройрынках за 500-1000 у.е. выполняются из листового железа толщиной 2.5-4 мм, - недолгий срок их службы хорошо известен заядлым парильщикам).

Суммарные удельные затраты энергии на строительство такого экодома по сравнению с традиционным строительством из кирпича и газосиликата ниже во много десятков и даже сотен раз – как за счет практически отсутствия обжиговых материалов, так и за счет не использования при строительстве тяжелой техники, кранов и т.п. (это же позволяет свести к минимуму затраты как на строительство, так и на озеленение и благоустройство – при таком строительстве не повреждается даже естественный газон вокруг экодома). Наконец, такой экодом является полностью «нулевым» по выбросам СО2 (т.к. таковым является использование древесного топлива по международной классификации – но дров в таком экодоме на отопление и подготовку горячей воды тратиться в 5-6 раз меньше, чем в обычном). Да и после своей «смерти» через сто и более лет такой экодом не вызывает проблем – его составляющие возвращаются в естественный оборот органики и минеральных веществ.

воскресенье, 25 октября 2009 г.

Дизайн Экодома

Волею судеб мне суждено было оказаться в мае сего года в Дании, у моих друзей и партнёров по совместным экологическим проектам, касающимся развития энергосберегающего малоэтажного жилищного сектора, альтернативной энергетики и альтернативной энергетической стратегии Беларуси, называемой Vision 2050 (к 2050 году Беларусь, как и большинство стран Европы, должна будет полностью перейти на экологические возобновляемые источники энергии, отказавшись от ископаемого топлива и атомной энергии, если хватит ума и политической воли). Посещая знаковые места в Дании, хорошо известные европейским архитекторам – ФолькеЦенр по альтернативной энергетике на северной оконечности Ютланда, знаменитую Христианию в Копенгагене, экопосёлок Фриланд – центр соломенного и экспериментального альтернативного малоэтажного экостроительства, где собрались единомышленники – экспериментаторы, наблюдая современные тенденции развития «коттеджного строительства» и современной датской архитектуры, я поневоле начинал сравнивать – над чем работают «на переднем крае» датские архитекторы и архитекторы СНГ? Что является современной парадигмой для тех и других? Почему в России и Беларуси градостроители не обращают внимание на то, что важно для датчан? Почему датчане не обращают внимание на то, что считается важным для «гламурных» архитекторов в СНГ? Почему Дания, имея около 5 млн. населения и практически не имея полезных ископаемых, имеет на порядок более мощную экономику по сравнению, например, с 10ти миллионной Беларусью? Ответ и прост и сложен одновременно: решения принимают умные люди с большим творческим потенциалом и глубоким осознанием текущей ситуации в стране и мире, понимающие, что и почему они делают. Правительство, которое не мешает и не меня ет курса, приоритет экологии в решении технических и градостроительных проблем, чиновники, которые не воруют, непьющее население, высокий уровень патриотизма – вот собственно, и всё. Газ, который добывают сами в Северном море, стоит 800 долларов за 1000 куб. метров (из них более 400 долларов – налог, идущий на развитие альтернативной экологически чистой энергетики), хотя его себестоимость – менее 100 долларов. Спрашиваю у местных аналитиков: «Почему? Ведь это тормозит развитие экономики, конкурентоспособность датской продукции?» Отвечают: «Это на первый взгляд. Сажать экономику на дешёвую газовую иглу очень опасно – запасов его осталось менее, чем на одно поколение. Через 20 лет мы от него вообще откажемся – не только по экологическим причинам. И поэтому «газовые сверхприбыли» идут на развитие альтернативной энергетики. Мы ориентированы на устойчивое развитие, экологическую энергетику. Это и здоровье нации и будущих поколений, и климат, и конкурентоспособность продукции – не только сейчас, но и в будущем. А дешёвый газ будет способствовать развитию энергоёмкой промышленности с большими экологическими проблемами». «Но как это возможно, когда почти все энергетические компании – частные, а отношения – рыночные? Ведь это не соответствует сиюминутным интересам энергетических компаний?» «А для чего тогда нужно правительство, аналитики, парламентарии? Наш энергетический сектор очень жёстко контролируется государством в интересах будущего нации. Например, каждая частная энергетическая компания обязана ежегодно способствовать сокращению энергопотребления на 5 %. Если кто-то этого не выполнит, у него будут большие проблемы. Если компания сама не в состоянии этого сделать, она может купить это «сокращение» у соседней компании, если та «перевыполнила план» по сокращению энергопотребления – о цене «вопроса» они договариваются между собой сами. Процесс контролируется независимыми институтами и экспертами, которых нанимает государство». «А как у вас дело обстоит с энергоэффективностью строительства? Кто и как его контролирует?» «Наша система контроля в строительстве подобна германской, которая скоро будет общеевропейской. Конечно есть нормативное регулирование, но оно касается общих затрат энергии на кВ. метр/куб полезной площади/объёма. В контракте на строительство наряду со сроками строительства нового объекта указывается его энергопотребление и класс энергоэффективности. После завершения строительства здание на него составляется энергетический паспорт и проводится независимый аудит. Если величины энергопотребления (удельные и интегральные) не соответствуют указанным в контракте, строительная компания обязана привести их в соответствие за свой счёт с выплатой очень серьёзных штрафов в пользу заказчика. Поэтому энергобаланс здания рассчитывается очень тщательно и к качеству строительных работ у нас подходят очень серьезно.» Основные поставщики электроэнергии, наряду с энергетическими компаниями – фермеры, устанавливающие ветряки и биогазовые станции на своей земле и получающие за это большие выгоды в налогообложении. «Газ, нефть – это временно, через 20–30 лет мы будем готовы полностью отказаться от их использования и мы делаем реальные шаги для этого» – приходилось мне слышать от парламентариев, планировщиков, градостроителей, архитекторов и даже администрации газовых компаний. Это является национальной парадигмой и во многом определяет внешнее и внутреннее содержание объёмных и планировочных решений. Например, экопосёлок в 15 км от Архуса содержит множество непонятных для наших архитекторов решений: внутри посёлка можно передвигаться пешком или на велосипедах – машины паркуются в 3–5 минутной доступности на внешней стоянке, зато среда обитания жителей становится экологичной и безопасной для детей. Сами дома при кажущейся внешней непритязательно сти содержат много интересных новшеств: Компостные биотуалеты и раздельный сбор урины, солнечные коллекторы и отопление на биомассе (централизованное на посёлок с производством собственного электричества). Есть и полностью энергопассивные экодома из соломенных блоков, в архитектурном стиле «хай тек», но отделанные гонтом и построенные из экологически чистых, природных материалов. Заборов и оград «а ля Николина Гора» в экопоселках в принципе нет, обычно это зеленые изгороди высотой 1–1,2 метра, что зрительно сохраняет ландшафт и создаёт общуюприятную атмосферу. Естественно, организован раздельный сбор мусора, компостирование органики, организовано специальное место, куда приносится б/у одежда и ещё приличные вещи и мебель – для обмена и использования их менее обеспеченными членами местного сообщества или отправки в качестве гуманитарной помощи. Но самые интересные экодома мне удалось увидеть в экопоселке Фриланд, где проживает мой друг и коллега, «соломенный гуру» Дании Ларс Келлер. Люди, живущие в экопоселке, небогаты, но очень креативны, предпочитают тратить деньги на то, чтобы посмотреть мир, а не на «гламурную» отделку фасадов или последние модели автомобилей. Есть дома полностью энергонезависимые, вырабатывающие энергии больше, чем им необходимо и снабжающие электроэнергией соседей, большинство зкодомов сделаны из соломенных блоков и имеют «зелёные крыши» с хорошо подобранной расти тельностью, не боящейся засухи. «Мы это делаем по нескольким причинам. Во-первых, это относительно недорого и несложно, и застройщик может сделать такую крышу сам, срезав дёрн перед постройкой дома и положив его на специально подготовленную крышу. Это дополнительное утепление. Растительность на крыше частично компенсирует урон, который мы нанесли Природе и местной экосистеме, построив дом. Наконец, это красиво, эстетично и этично» – такова мотивация датских застройщиков, которую мне довелось услышать в Фриланде. Очень интересны конструкции экодомов из соломенных блоков, использующие не распиленные стволы деревьев для несущего каркаса, со световыми фонарями в центре дома. Такой подход сочетает высокую экономичность, технологичность, долговечность и прочность с оригинальными конструктивными решениями, которые редко заметишь в современном отечественном зодчестве. Такие экодома часто сочетаются с пристроенными большими теплицами, причём хозфекальные стоки перерабатываются в миниочистных, расположенных в теплице, а очищенные стоки используются для полива и питания растений в теплице, урожай с которых (от винограда до ранних кабачков и картошки) используется в качестве продуктов для жителей экодомов, образуя замкнутый круг вещества и энергии. Другое часто используемое решение по местной очистке фозфекальных стоков – рядом с домом создаётся небольшой (обычно около сотки) подболоченный участок с быстрорастущей ивой, а сама прирастающая биомасса используется для от опления экодома зимой. Интересным является тот факт, что в Фриланде, в отличии от Христиании, все дома и системы построены с официальными экспертизами и разрешениями, причём датское национальное телевидение организовало «мыльный» цикл передач из Фриланда об экономном экологическом строительстве, разработке, строительстве и эксплуатации альтернативных систем очистки стоков, систем альтернативной энергетики и т.п. (сравни, например, с отечественной мыльной серией «Дом 1» и «Дом 2»). Одним из самых интересных мест Копенгагена для иностранных туристов, да и не только для них (и это признается даже официально) является Христиания – стихийно застроенная территория бывшей военноморской базы, оставленной военными более 30 лет назад. В отличии от Фриланда, застройка происходила фактически стихийно, без участия властей, официальной проектной документации и т.д., но при внутренней самоорганизации относительно маргинального сообщества, в которое входили хиппи, анархисты и другие группировки «датского андеграунда». Результат превзошел все ожидания: сформировалась очень привлекательная среда обитания, с любопытной самобытной архитектурой. Маленькие самопостроенные фактически из мусора коттеджи, оснащённые солнечными коллекторами, биотуалетами, настенной росписью, живописно асставленные среди зелени по берегам многочисленных заливов формируют очень дружелюбную, пропитанную духом творчества среду обитания. В настоящее время местное сообщество более чем 2000 коттеджей – домохозяйств характеризуется большим количеством поэтов, художников, музыкантов, литераторов и т.д. Большой интерес помимо малоэтажной за
стройки представляют реконструированные каменные здания бывших казарм, заполненные художественны мини-галереями, маленькими и больши ми вегетарианскими ресторанчиками, кафе и т.п. Есть даже общественная баня с солнечными коллекторами, буддийский храм, школа, торговый центр… Многочисленные попытки властей или криминальных структур «навести порядок и взять под контроль» встречают дружное сопротивление местного сообщества – вплоть до баррикад и прямого физического противодействия, морально поддерживаемого большинством населения Копенгагена. До сих пор жителям Христиании удавалось выстоять. По оценке датского национального органа, отвечающего за развитие турист скорекреационного потенциала, Христиания стала во многом «визитной карточкой» Копенгагена и существен но повышает его привлекательность для туриста – своего и заграничного. ФолькеЦентр – ещё одно знаковое место, хорошо известное в Дании и за её пределами, хотя это проект всего двух человек, супружеской пары Пребен. Это место можно охарактеризовать как научноисследовательский институт с опытным производством – поместье – испытательнодемонстрационный и учебный центр устройств альтернативной энергетики и новых строительных экотехнологий, соответствующих принципам устойчивого развития. Это то место, где любой же лающий может получить исчерпывающую информацию о том, как сделать свой дом энергонезависимым, как организовать пермакультурное хозяйство на приусадебном участке, какой ветряк и какую солнечную панель выгоднее поставить на дом в Вашем регионе и т.д. и т.п. На территории Центра построен один из первых в Дании соломенный экодом, представлена вся типология ветряков и солнечных панелей, представлены биотопливные технологии, авто на рапсовом масле, водороде и электричестве, вся типология солнечных фотоэлектрических и водогрейных панелей. Можно ознакомиться с энергоэффективными архитектурными решениями и строительными экотехнологиями, соответствующими принципам устойчивого развития. Деятельность Центра постоянно поддерживается правительством Дании, как поддерживается деятельность других неправительственных организаций, профессионально работающих в сфере продвижения альтернативной энергетики, энергосбережения, экономичного энергопассивного социального жилья и т.д. Поддерживаются демонстрационные энергоэффективные офисы, проводятся выставки, датируемые государством по этой тематике, принимается специальное законодательство, создаются выгодные услолвия для внедрения и т.д. и т.п. А ведь климат в Дании объективно в 2 раза мягче чем в европейской части России (градусо сутки отопительного сезона – около 2600, Москва – 5000), но в России не заметно и десятой части той активности, которая характерна для Дании. Ну что же, особенность национального малоэтажного (и не только малоэтажного) строительства…Во время визита в Фриланд меня попросили сделать презентацию о моём соломенном экодоме нулевого энергопотребления, построенном в 2008 году в Беларучах под Минском. Обмен мнениями после презентации затянулся на 2 часа, публика была разная – были специалисты, были
учёные, местная администрация, было много студентов и просто жителей, но обсуждение было очень профессиональным, глубоким и заинтересованным. Мне подумалось: «Вот если бы так же заинтересованно обсуждали эту тему на коллегии Минстройархитектуры в Минске или в Москве. Ведь ситуация со стоимостью энергоносителей и коммунальными платежами в связи с предстоящим вступлением в ВТО для жилищного сектора скоро станет аховой не только на Украине и в Беларуси. Но нет пророка в своем отечестве…»