Мы подошли к тому этапу, когда все говорят об устойчивом строительстве и “зеленом” строительстве. Горячая тема последнего времени – изменение климата. Все страны мира теперь знают причину неожиданного изменения климата и пытаются решить эту проблему. Строительная индустрия выдвигает новые идеи для решения этих проблем и проектирования зданий с низким энергопотреблением. Устойчивое проектирование является экономически эффективным, а также это маленький шаг в борьбе с изменением климата.
Здания, ресурсы и окружающая среда
- Здания являются весьма ресурсоемкие
- Сырье, энергия, вода
30-40% мирового первичная энергия используется в зданиях
Строительство
Эксплуатация и обслуживание
Высокая рост спроса на новое строительство
Проекты Greenfield
Снос малоэтажных зон для создания высотных зданий
Неблагоприятное воздействие зданий на окружающую среду окружающую среду
Вклад в выбросы парниковых газов
Истощение ресурсов и увеличение образования отходов
Источник: Инициативы по устойчивому строительству зданий и сооружений, 2006 г.
Последние усилия по решению этой проблемы
Проектирование и разработка энергоэффективный зданий
Снижение воплощенной энергии здания
Концепции проектирования и передовые материалы для снижения эксплуатационной энергии
Стремление к углеродно-нейтральный здания
Высокоэффективные здания (с низким или нулевым энергопотреблением)
Энергоположительные здания
Зеленые здания
Менее ресурсоемкие
Наименьшее воздействие на окружающую среду
Улучшенное качество, комфорт и здоровье жителей
Определение зеленого здания
“Зеленое здание должно вызывать восторг при входе, спокойствие и здоровье при нахождении в нем и сожаление при уходе”.
– Природный капитализм –
Концепция устойчивой архитектуры
Источник: Устойчивая архитектура и строительный дизайн, 2002
Экономически эффективные концепции/технологии/продукты
Рынок созрел для экономически эффективных концепций, технологий и продуктов
Для снижения потребности в энергетических услугах
Оптимизированный дизайн
Планировка участка, форма, ориентация, ограждение и затенение, естественная вентиляция, пассивное охлаждение и т.д.
Лучшая реализация
Выбор материалов и технологий, оптимизированная изоляция стен и крыш, высокоэффективное остекление, искусственное освещение и решения по охлаждению.
Удовлетворение потребностей с помощью более эффективных решений
Повышение энергоэффективности конечного потребления
Улучшенное искусственное освещение и управление
Улучшенное искусственное охлаждение и контроль
Предоставление энергетических услуг с помощью альтернативных средств и стратегий
Проектирование устойчивого здания
Пример применения в холодном климате
Очень низкий спрос на энергию для герметичного и суперизолированного здания; деньги, необходимые для технологий энергоснабжения, используются для покрытия дополнительных затрат на улучшение качества ткани здания
Экономия денег за счет использования гигроскопичных материалов для регулирования влажности воздуха в помещении по сравнению с механической вентиляцией (вентиляторы, воздуховоды, решетки и фильтры)
Энергоэффективные технологии в зданиях
Отопление зданийlding
Радиационное (нагрев прямым излучением) и конвективное (нагрев и циркуляция воздуха)
Центральная (косвенная) и децентрализованная (прямая) система отопления
Электрический нагреватель против газового нагревателя и эффективных тепловых насосов с обратным циклом
Системы отопления на основе сжигания топлива
Эффективность котла, эффективность системы и эффективная система управления
Дополнительные функции, такие как более крупные теплообменники, дополнительная изоляция, автоматическая работа дымовых клапанов и т.д.
Комбинированная тепло- и электроэнергия
Обеспечение электроэнергией и теплом с высокой общей эффективностью
Охлаждение здания
Пассивное охлаждение (вентиляция и тепловая масса) или использование механических систем с низким энергопотреблением (вентиляторы, испарительное охлаждение).
Механическое охлаждение в экстремальных климатических условиях
Механический/электрический парокомпрессионный чиллер
Пароабсорбционный чиллер, требующий тепла в качестве источника энергии (например, тепло отработанных газов от электрогенератора когенерационной установки)
Система одновременного отопления и охлаждения
Тепло, рекуперированное из охлаждаемого помещения для обогреваемого помещения
Освещение здания
Оптимизация дневного света с помощью светопрозрачных конструкций (световые полки, жалюзи, призматическое остекление)
Дневной свет через крышу (световой колодец, атриум или световая труба)
Энергоэффективные осветительные приборы
В зависимости от типа необходимого освещения
Акцентное освещение в сравнении с целевым освещением
Правильное управление освещением
Зонирование системы освещения, переключение по таймеру, датчики присутствия, датчик дневного света и т.д.
Электроприборы в здании
Выбор правильного типа и размера бытовой техники (холодильник, морозильник, стиральная машина и т.д.)
Приобретение энергоэффективной бытовой и офисной техники
Снижение мощности в режиме ожидания путем отключения электроприборов
Система управления энергопотреблением здания
Улучшенный мониторинг и контроль использования энергии во всем здании
Соответствующие строительные материалы
Воплощенная энергия строительных материалов
Строительные материалы классифицируются на 5 групп
Возобновляемые материалы, получаемые в результате фотосинтеза/биологии (натуральная древесина, шерсть и т.д.)
Материалы, добытые с минимальной обработкой (земля, песок и гравий)
Добываемые и обрабатываемые материалы (известь, штукатурка, камень, шифер и кирпич)
Добытые и подвергнутые высокой обработке материалы (сталь, цемент, стекло и пластмассы)
Переработанные материалы (повторно используемая древесина, кирпич, заполнители, сталь, стекло и изоляция).
Типичные материалы и системы, используемые в качестве стен
Двойная кирпичная стена
Обратный кладочный шпон
Автоклавный газобетон (блоки AAC)
Бетонный блок
Изолированный бетон
Легкая древесина
Панельные системы
Альтернативные материалы, используемые в качестве стен
Глинобитный кирпич (саман)
Трамбованная земля (писе)
Земляной вал
Соломенные тюки
Типичные материалы для кровельных и напольных покрытий
Черепица
Металлические листы
Зеленые крыши
Полы из бетонных плит
Земляное покрытие
Композитные материалы
Легкие стены с тяжелым полом
Легкий пол с тяжелыми стенами
Легкие стены и полы с водяной массой
Тепловые характеристики окон
Увеличение количества слоев остекления
Увеличение размера полости между листами стекла
Замена воздуха в полости на аргон или криптоновый газ
Нанесение слоя с низкой излучательной способностью на одно или несколько стекол
Применение возобновляемых источников энергии
Солнечная тепловая система
Плоская пластина против коллектора с эвакуационной трубкой
Открытый или закрытый контур
Пассивная или активная система
Тепловой насос с солнечным наддувом
Солнечная фотоэлектрическая система
Кристаллический или аморфный кремний
Безрамный ламинат или рамный
Интегрированная в здание фотоэлектрическая система (BIPV)
Ветрогенераторы/турбины
Устанавливаются на крышах домов на высоких башнях для улавливания ветра
Ось турбины в горизонтальной или вертикальной плоскости
Классификация малых ветрогенераторов
Низковольтные или высоковольтные турбины (обеспечивают тепло, перекачивают воду или приводят в действие подходящий двигатель, без аккумулятора)
Низковольтные (12, 24, 36 или 48 В) турбины (заряжают аккумулятор и питают низковольтные лампы, приборы и перекачивают воду, в основном в автономном режиме)
Низковольтные турбины (заряжают батареи и используют инвертор для питания высоковольтных приборов)
Высоковольтные турбины (115 или 230 В) с использованием специального инвертора (подача энергии в электрическую сеть).
Преимущества устойчивого проектирования зданий
Тройная выгода
Экономия денег, повышение комфорта и качества жизни и низкий уровень загрязнения окружающей среды
Исследования, проведенные для оценки преимуществ зданий, сертифицированных по стандарту LEED в США
Снижение эксплуатационных расходов
Эффективное управление активами, повышение производительности труда и благополучия жильцов и меньшая текучесть кадров
Средняя надбавка к стоимости строительства очень низкая (0-10%) и высокая экономия в течение срока службы здания
Исследование, проведенное CII-India
Зеленые здания потребляют на 30-50% меньше энергии
Дополнительные затраты в диапазоне 5-8% с периодом окупаемости от 3 до 5 лет
Улучшение визуального и теплового комфорта человека и повышение производительности труда
Сравнение трех зданий с платиновым рейтингом LEED
Заключение исследованияпроведенного CII-India
При быстрой трансформации рынка дальнейшее снижение дополнительных расходов
Примеры устойчивого проектирования зданий
Офисное здание ING в Амстердаме
Одно из пионерских устойчивых зданий
Особенности здания
Отсутствие системы кондиционирования воздуха
Использование массивных 18-дюймовых внутренних стен в качестве изолятора, и здание омывается ночным воздухом
Энергопотребление здания на одну десятую от его предшественников и на одну пятую от нового офисного здания
Годовая экономия затрат на электроэнергию составила 2,9 млн. долларов США по сравнению с затратами на дополнительные функции в размере 700 000 долларов США (срок окупаемости всего 3 месяца)
Повышение производительности труда за счет снижения количества невыходов на работу
Офисное здание в Мельбурне, Австралия
Реконструкция с переработкой 87% конструкций здания и присвоением офисному дизайну рейтинга 6 зеленых звезд
Достижения проекта
Снижение энергопотребления на 70% по сравнению с обычными офисными зданиями
82% сокращение использования водопроводной воды
72% сокращение канализационных стоков
Роль правительства в продвижении зеленого строительства
Правительства оказывают большое влияние на продвижение “зеленых” зданий
Они владеют и занимают огромное количество площадей
Могут быть лидерами и подавать хороший пример гражданам и частным застройщикам.
Пример правительственных инициатив
Офисные здания с низким и нулевым энергопотреблением, инициированные правительством Малайзии
Офисное здание с низким энергопотреблением
Основные данные
Общая площадь: 20 000 m2
Индекс энергоэффективности: 114 кВтч/м2/год
Дополнительные затраты на строительство: 5%
Годовая экономия энергии: 600 000 RM
Период окупаемости: 5 лет
Характеристики энергоэффективности
Ориентация и изоляция оболочки здания
Энергоэффективное освещение, вентиляция и офисная техника
Система управления энергопотреблением
Офисное здание с нулевым энергопотреблением
Общая площадь: 4 000 m2
Индекс энергоэффективности: 35 кВтч/м2/год (без учета солнечных фотоэлектрических установок)
Индекс энергоэффективности: 0 кВтч/м2/год (включая солнечные фотоэлектрические батареи)
Дополнительные затраты на строительство: 21% (без учета солнечных фотоэлектрических панелей)
Дополнительные затраты на строительство: 45% (включая солнечные фотоэлектрические батареи)
Изоляция оболочки здания и двойное остекление
Почти 100% дневного освещения и целевого освещения
Энергоэффективная вентиляция и охлаждение перекрытий
Энергоэффективные приборы
Муниципальный энергетический план для Алматы (2005-06)
Несколько энергетических аудитов для инициирования демонстрационных проектов
Создан небольшой револьверный фонд для предоставления займов на проведение модернизации существующих зданий
Результаты демонстрационных проектов
Возможность снижения энергопотребления муниципальных зданий на 20-25%
Снижение общих расходов на электроэнергию на 4,4 – 5 миллионов долларов США в год
CESE, Индийский технологический институт, Канпур
Оболочка здания
Пустотелая стена с изоляцией
Изолированная и затененная крыша
Окна с двойным остеклением и затенением
Система освещения
Эффективные светильники
Эффективные лампы
Интеграция дневного света
Система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
Расчет нагрузки с оптимизированной оболочкой и системой освещения
Эффективные чиллеры
Эффективная система конденсации
Использование геотермального охлаждения
Меры регулирования и контроля
Барьеры для достижения энергоэффективности и устойчивости
Отсутствие законодательства, недоступность информации, высокие первые издержки, провалы рынка и т.д.
Эффективность политических инструментов
При эффективном внедрении и применении
Необходимость в других вспомогательных политических инструментах для преодоления других барьеров
Два типа инструментов регулирования и контроля
Нормативные (строительные нормы и правила, стандарты на приборы, регулирование закупок и установление обязательств и квот по энергоэффективности)
Информативные (обязательный аудит, обязательная маркировка и сертификация, управление спросом на коммунальные услуги)
Энергосберегающие строительные нормы и правила
Самый популярный инструмент в снижении энергопотребления
Продолжающийся процесс во многих странах с начала 1990-х годов
В основном для коммерческих зданий с кондиционированием воздуха, но также и для помещений без кондиционирования воздуха, а также для жилых зданий
Соблюдение является обязательным/добровольным по своей природе и периодически обновляется
Эффективность строительных норм и правил
Строительные нормы и правила во многих развивающихся странах менее эффективны из-за недостатка ресурсов и усилий для их внедрения
Трудно внедрить, если осведомленность низкая, специалисты не обучены, продукция не представлена на рынке, демонстрационные проекты не введены в эксплуатацию или не объявлены меры стимулирования
Большинство строительных норм и правил разработаны для нового строительства и не применимы к существующим зданиям.
Типы строительных норм и правил
Предписывающие
Оболочка здания (стены, крыши, окна) – OTTV и RTTV
Освещение (естественное и искусственное) – Максимальная удельная мощность
Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха – кВт/РТ
Нагрев и перекачка технической воды
Электрические системы и приборы (трансформаторы, бытовая и офисная техника)
Общие показатели
Предписывают годовой бюджет энергопотребления или энергозатрат, предоставляя возможности для инноваций
Государственные закупки в области энергоэффективности
Государственные органы являются крупнейшими потребителями энергии во многих странах мирастранах
Регулирование закупок может быть обязательным или добровольным
Федеральная программа энергетического менеджмента США (FEMP) – одна из самых строгих законодательных рамок для закупок
Закон Китая о закупках в области энергоэффективности разработан по образцу ФЭМП США.
Регулирование закупок более эффективно в странах, сталкивающихся с дефицитом энергии и высокими ценами на нее
Вспомогательная политика и программы
Три категории вспомогательной политики и программ
Экономические или рыночные инструменты
Инициируются регулятивными стимулами и предполагают добровольные действия, например, кооперативные закупки, заключение контрактов на энергоэффективность, схемы сертификатов энергоэффективности и Киотский гибкий механизм
Фискальные инструменты и стимулы
Поддержка для преодоления барьеров, связанных с первыми затратами, или провалов рынка, например, налогообложение, освобождение от налогов/снижение налогов, субсидирование капитала, грант, субсидированный кредит и плата за общественные блага.
Поддержка, информация и добровольные действия
Убедить потребителей изменить свое поведение путем повышения осведомленности, проведения информационных кампаний, обучения и подготовки строительных специалистов, а также программ общественного лидерства.
Экономические или рыночные инструменты
Заключение контрактов на энергоэффективность
Подрядчик гарантирует экономию энергии в здании и получает оплату от фактически достигнутого снижения затрат
Кооперативные или технические закупки
Лицо, принимающее государственные или частные решения, закупает большое количество энергопотребляющего оборудования с целью стимулирования рынка более эффективной продукции
Сертификат энергоэффективности (или белый сертификат)
Обязательства по экономии, налагаемые на поставщиков энергии, которые выполняют их, требуя проведения мероприятий по повышению энергоэффективности конечного потребления, либо в рамках собственных инициатив, либо путем торговли сертификатами экономии
Фискальные инструменты и стимулы
Налоговые льготы или сокращения
Применяются для передовых технологий, где первоочередные затраты являются основным барьером; должны платить за результаты в соответствии с производительностью
Энергетический и углеродный налог
Усиливают воздействие стандартов и субсидий или делают инвестиции в энергоэффективность более выгодными; эффективны, когда налоговые поступления направляются на поддержку энергоэффективности
Плата за общественные блага
Особая форма энергетического налога для привлечения средств от функционирования энергетического рынка для проведения мероприятий по энергоэффективности и ДСМ
Капитальные субсидии, гранты, субсидированные кредиты и скидки
Предоставляются для преодоления барьеров, связанных с первыми затратами (например, на теплоизоляцию домов в Великобритании)
Субсидированные кредиты для деятельности ЭСКО (например, кредит с низкой процентной ставкой от Револьверного фонда ЕС в Таиланде)
Программа субсидирования на ограниченное время или для конкретной цели для создания рынка энергоэффективного оборудования и приборов (например, программа скидок на ограниченный период в Дании, впоследствии принятая в Таиланде).
Эффективность и рентабельность зависит от дизайна программы, поскольку существует высокий риск того, что некоторые бенефициары окажутся “фрирайдерами”.
Поддержка, информация и добровольные действия
Общественная информация и информационные кампании
Направлены на изменение индивидуального поведения, отношения и ценностей
Повышение эффективности и долгосрочного воздействия других инструментов политики, в основном за счет снижения эффекта отдачи от мер политики регулирования и контроля
Мероприятия включают в себя “Центры энергетической информации”, опросы потребителей, специальные мероприятия для заинтересованных сторон, наборы инструментов для повышения осведомленности учителей и мероприятия для школьников.
Более эффективны при последующей связи с профессионалами, которые могут предоставить консультационные услуги и помочь в реализации.
Информационная кампания более эффективна, если она направлена на жилой сектор, а не на коммерческий.
Обучающие мероприятия
Используется как инструмент для оказания помощи в принятии решений, иногда интегрируется с инвестиционной помощью
Формы энергоаудита как связующее звено между информацией об энергопотреблении, предоставляемой учреждениям, и грантами, доступными для инвестиций в ЭЭ.
Более эффективны в сочетании с другими мерами (например, финансовые стимулы для архитекторов, проходящих обучение в Швейцарии, или возможность трудоустройства для монтажников/монтажников, квалифицированных для работы в области ЭЭ в Великобритании).
Программа общественного лидерства
Государственные программы ЭЭ очень экономически эффективны, так как они снижают потребление энергии и затраты
Потенциал энергосбережения в Европе составляет 12 миллиардов евро в год
25% экономии энергии за 15 лет в Германии
4,8 ГВтч и 5,2 млрд. долларов США экономии в год в США
Поддержка энергосервисных компаний (ЭСКО)
Заинтересованные стороны часто не обладают знаниями и опытом и/или не имеют инвестиций, необходимых для реализации экономически эффективных мер ЭЭ
Типичные вопросы, задаваемые государственными органами
Возможно ли снизить затраты на энергию без ущерба для качества услуг?
Можно ли мобилизовать средства для инвестиций в ЭЭ без имеющихся финансовых ресурсов?
Как можно отслеживать и контролировать работу нового оборудования и объектов?
Как преодолеть инвестиционные риски, гарантируя при этом ожидаемые результаты?
ЭСКО являются ответом на вышеперечисленные вопросы
ЭСКО предлагают тройную выгоду: организуют финансирование и покрывают технические, финансовые и другие риски, связанные с энергосбережением
Доступные инструменты для реализации мер ЭЭ в зданиях
Энергоэффективный контракт (ЭПК)
Договорное соглашение между бенефициаром и ЭСКО для достижения цели и показателей энергосбережения: плата за услуги связана с инвестициями в ЭЭ и сроком действия контракта.
Финансирование третьей стороной (TPF)
Помимо бенефициара и ЭСКО, привлекается третья сторона для предоставления необходимого капитала и взимания платы, связанной с экономией энергии.
Обслуживание долга для государственного/частного бенефициара рассматривается как операционные расходы, а не как капитальное обязательство
Лизинг
Может быть типом финансового предложения на основе ТФП или ЭСКО
Должен быть частью контракта между бенефициаром и ЭСКО (и, если применимо, третьей финансирующей стороной), основанного на результатах деятельности.
Распределение прибыли (стимулы для проекта и/или эксплуатации и ремонта)
ЭСКО получает вознаграждение на основе затрат на электроэнергию и эксплуатацию, которые ей удается сократить за счет более эффективного управления энергией и практики эксплуатации и обслуживания.
Если период заключения договора достаточно длительный, ЭСКО инвестирует в технологии ЭЭ для дальнейшего снижения затрат на эксплуатацию и обслуживание и увеличения дохода.
Пять важных шагов для заключения контракта на услуги ЭЭ
Типичные препятствия для развития ЭСКО
Отсутствие ясности в административных и бюджетных процедурах, касающихся заключения энергоэффективных контрактов (ЭПК)
Отсутствие осведомленности и информации
Высокие транзакционные издержки по сравнению с ожидаемой прибылью и разделенными стимулами
Низкие цены на энергию, неадекватный уровень обслуживания
Плохое знание кредиторов о преимуществах ЭСКО и отсутствие доступа к финансированию из-за низкой кредитоспособности ЭСКО
Необходимость государственной поддержки для успешного ведения бизнеса ЭСКО
Ингредиенты для успеха бизнеса ЭСКО
Несубсидируемые цены на энергию, прозрачный рынок, надежная бизнес-среда и зрелая индустрия финансирования
Образцовая роль государственного сектора в инициировании реконструкции ЭЭ через ЭСКО
Примеры выгод от проектов ЭСКО
Большое количество примеров по всему миру, демонстрирующих экономию энергии в зданиях на 20-40%.
В Германии проекты ЕРС в 31 федеральном объекте недвижимости позволили снизить энергозатраты на 34%.
Потенциал экономии в 25-30% выявлен в муниципальных зданиях в Венгрии.
Подводя итоги…
ВоздействиеВлияние комплексной практики проектирования всего здания
Экономическая эффективность и экономия ресурсов
Современная стратегия устойчивого развития территории, экономии воды, энергоэффективности, выбора материалов и качества окружающей среды в помещениях
Возмещение первых затрат в разумные сроки
Повышение производительности труда сотрудников, здоровья, безопасности и благополучия жильцов
Повышение стоимости недвижимости и высокая ценность для арендаторов; добрая воля и публичность
Выгода для общества – снижение потребности в ресурсах и затрат на утилизацию отходов – вклад в местное экономическое развитие
Роль участников отрасли и государственных органов
Участники отрасли все больше внедряют практику устойчивого строительства в результате спроса со стороны потребителей, инвесторов, акционеров, общественности.
Государственные органы могут играть важную роль, принимая правильную политику и меры поддержки, а также создавая образцовые практики.
Источник: Брахмананд Моханти – Устойчивое проектирование и планирование зданий.
Семинар по возможностям энергоэффективности в Центральной Азии, включая страны СПЕКА
Пример государственного лидерства в Индии
Модернизация/реконструкция правительственных зданий
Энергетические аудиты, проведенные в важных правительственных зданиях
Комплекс офисов и резиденций президента
Офис премьер-министра
Правительственные учреждения (энергетика, железные дороги, телекоммуникации, транспорт)
Здание медицинского института и больницы
Терминалы аэропорта
Оцененный потенциал энергосбережения
Варьируется от 25 до 46%
Срок окупаемости: 1-4 года
Реализация рекомендаций
Через энергосервисные компании (ЭСКО)