Введение
Дом, спроектированный для снижения энергопотребления
Дом с низким энергопотреблением характеризуется энергоэффективной конструкцией и техническими особенностями, позволяющими обеспечивать высокий уровень жизни и комфорта при низком потреблении энергии и выбросах углекислого газа. Традиционные системы отопления и активного охлаждения либо отсутствуют, либо используются в ограниченной степени. Здания с низким энергопотреблением можно рассматривать как примеры устойчивой архитектуры. В таких домах часто применяются активные и пассивные элементы солнечного проектирования, которые снижают энергопотребление дома и оказывают минимальное влияние на образ жизни жильцов. По всему миру компании и некоммерческие организации разрабатывают руководства и выдают сертификаты, гарантирующие энергоэффективность зданий, их строительных процессов и используемых материалов. К таким сертификатам относятся Passive House, BBC—Bâtiment Basse Consommation—Effinergie (Франция), Zero Carbon House (Великобритания) и Minergie (Швейцария). Уже в 2008 году здания были ответственны за 38% всех антропогенных выбросов парниковых газов (ПГ), при этом на жилые здания приходилось 20%, а на коммерческие – 18%. По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), сектор зданий предлагает наиболее экономически выгодные возможности для сокращения выбросов ПГ.
Предыстория
В 1970-х годах исследования в области зданий с низким энергопотреблением проводились в Дании, Швеции, Германии, Канаде и Соединенных Штатах. Реализация стандартизированных концепций зданий с низким энергопотреблением развивалась по-разному в каждой стране.
Канада
В конце 1970-х годов провинция Саскачеван заключила контракт с Исследовательским советом Саскачевана на проектирование и строительство пассивного солнечного дома, пригодного для экстремального климата канадских прерий, где зимние температуры могут опускаться до минус 40 градусов Цельсия (или минус 40 градусов по Фаренгейту). В результате проекта в 1977 году команда под руководством инженера Гарольда Орра построила Дом энергосбережения Саскачевана в Реджине. В ходе проекта был разработан рекуператор тепла (ВВВ), система рекуперации тепла горячей воды и прибор для измерения герметичности зданий – blower door, технологии, которые стали широко использоваться в строительстве энергоэффективных зданий по всему миру. Позже Орр применил многие из этих технологий для модернизации существующих зданий с целью повышения их энергоэффективности.
Германия
В 1970-х годах, спровоцированное первым энергетическим кризисом и растущим осознанием экологических проблем, энергосбережение стало все более важным в Германии. В 1977 году был принят первый в стране строительный стандарт, касающийся энергопотребления. Немецкий институт пассивного дома представил первый сертифицированный пассивный дом в 1990 году. Годовая потребность в отоплении была введена в качестве важного параметра третьим немецким положением о теплоизоляции (1995). Однако в 2013 году в Германии не существовало четкого законодательного требования к стандарту низкоэнергетических зданий. По мнению Марии Панагиотиду и Роберта Дж. Фуллера, определения, политика и строительная деятельность в отношении зданий с нулевым энергопотреблением должны быть четкими. Директива Европейского Союза об энергетической эффективности требует, чтобы начиная с 2021 года строились только здания с низким энергопотреблением.
Великобритания
В Великобритании с мая 2015 года произошли изменения в национальной политике. Одним из наиболее значимых стало прекращение действия Кодекса устойчивого домостроения (CfSH) как системы оценки и стимулирования улучшения экологического проектирования жилых зданий. Это привело к отказу от схемы, предлагаемой кодексом, которая представляла собой структуру уровней достижений, к которым могли стремиться проектировщики зданий с низким энергопотреблением. Несмотря на то, что законодательство об энергосбережении сохраняется в строительных нормах, отсутствуют адекватные стандарты, превосходящие базовые требования. В результате, стандарт Пассивного дома может расширить свое влияние и значимость в области энергоэффективного строительства.
Соединенные Штаты
Интерес к зданиям с низким энергопотреблением вырос в Соединенных Штатах, главным образом из-за роста цен на энергоносители, снижения стоимости локальных систем возобновляемой энергии и растущей обеспокоенности изменением климата. В Калифорнии к 2020 году все новые жилые здания должны соответствовать стандарту нулевого энергопотребления. Эти стандарты зачастую направлены на ограничение энергии, используемой для отопления, которое является крупнейшим потребителем энергии во многих климатических зонах. Также могут регулироваться и другие виды энергопотребления. История пассивного солнечного проектирования зданий предоставляет международный обзор одного из подходов к развитию и установлению стандартов для зданий с низким энергопотреблением.
Европа
В Европе стандарты для зданий с низким энергопотреблением развивались по-разному в каждой стране, и не существует единой сертификации или законодательства для зданий с низким энергопотреблением, действующего на территории всех государств-членов ЕС. В рамках усилий по сокращению энергопотребления и выбросов в 2002 году была опубликована и вступила в силу в январе 2003 года общая директива, регулирующая энергетическую эффективность зданий – Директива по энергетической эффективности зданий (EPBD).
Дания
Дома с низким энергопотреблением определены в Национальном строительном регламенте "Строительные нормы и правила 08" и разделены на два класса. Они регулируются в главе 7.2.4 регламента: "Низкое энергопотребление".
Германия
Дома с низким энергопотреблением, сертифицированные по стандарту RAL GZ 965, имеют на 30% меньшие теплопотери, чем установлено национальным строительным кодексом EnEV. Другие критерии относятся к теплоизоляции, воздухонепроницаемости и вентиляции. Здания с низким энергопотреблением могут быть сертифицированы по стандарту RAL GZ 965 на этапе проектирования или строительства.
Швейцария
Здания с низким энергопотреблением могут получить сертификат Minergie – "знак качества для новых и реконструированных зданий". Стандарт Minergie требует, чтобы энергопотребление зданий не превышало 75% от среднего энергопотребления зданий, а потребление ископаемого топлива – не более 50% от среднего.
Энергоэффективность
Сокращение потребления энергии более выгодно для окружающей среды и экономически, чем увеличение выработки энергии на месте для достижения низких энергетических показателей. Чем меньше энергии потребляет дом, тем меньше возобновляемой энергии требуется для достижения нулевого энергопотребления. Энергоэффективность всегда должна быть приоритетной стратегией при проектировании дома с низким энергопотреблением. Другие способы уменьшить избыточное солнечное тепло включают солнцезащитные козырьки, деревья, пристроенные перголы с вьющимися растениями, вертикальные сады и зеленые крыши. Дома с низким энергопотреблением могут строиться как из плотных, так и из легких материалов, но внутренняя тепловая масса обычно используется для снижения пиковых летних температур, поддержания стабильной температуры зимой и предотвращения возможного перегрева весной или осенью, до того как более высокий угол солнца начнет затенять стены и окна в полдень. Выбор цвета наружных стен (если это возможно) должен учитывать способность поверхности отражать или поглощать свет в зависимости от преобладающей температуры в течение года. Использование лиственных деревьев и вьющихся растений, обвивающих стены (или самостоятельно цепляющихся за них), может быть полезным в умеренном климате.
Освещение и электроприборы
Для минимизации общего потребления первичной энергии в первую очередь следует использовать пассивное и активное естественное освещение. Для пасмурных дней, помещений без естественного света и ночного времени можно применять энергоэффективное освещение с использованием источников с низким энергопотреблением (таких как компактные люминесцентные лампы стандартного напряжения и твердотельные источники света со светодиодными лампами, OLED и полимерными светодиодами, а также низковольтные лампы накаливания, компактные металлогалогенные, ксеноновые и галогенные лампы). Для садов и наружного освещения доступны системы, работающие от солнечной энергии, с солнечными панелями на каждом светильнике или подключением к центральной солнечной панели. Системы низкого напряжения позволяют обеспечить более управляемое (или независимое) освещение, потребляя меньше электроэнергии, чем традиционные светильники и лампы. Таймеры, датчики движения и датчики освещенности дополнительно снижают энергопотребление и световое загрязнение. Для энергоэффективных домов предпочтительны бытовые приборы, прошедшие независимое тестирование на энергоэффективность и получившие сертификацию Ecolabel за снижение потребления электроэнергии и природного газа, а также маркировку выбросов углерода при производстве. Energy Star и EKOenergy – другие знаки сертификации.