Умные и независимые: что такое дома с «нулевым» потреблением
«Нулевые» дома, которые сами смогут обеспечить себя необходимой энергией без энергосетей, называют домами будущего. И они действительно захватывают мир. Еще бы: источники энергии буквально вокруг нас. Солнце, ветер, вода — все это может сделать здание автономным. А жильцам поможет как минимум сэкономить на «коммуналке», а то и вовсе отказаться от услуг ресурсоснабжающих организаций. Как работают дома с нулевым потреблением и есть ли они в России?
«Зеленый» дом: из нуля в плюс
Представьте себе здание, которое потребляет очень малое количество энергии, при этом само ее производит, обеспечивает горячей водой и не теряет тепло. То есть удовлетворяет все свои энергопотребности за счет экологически чистых источников энергии (ВИЭ), и имеет нулевой энергобаланс — причем не просто в какой-то отрезок времени, а в годовом цикле. Все это про Net Zero Energy Building (NZEB).
Одним из первых таких домов стал Центр энергетических технологий в китайском городе Нинбо, построенный в 2008 году на территории кампуса филиала британского университета Ноттингема. Пятиэтажное здание с аудиториями, офисами, лабораториями спроектировала итальянская компания Mario Cucinella Architects. Всю его площадь — а это около 1300 кв. м — обеспечивают электроэнергией фотоэлектрические батареи, объединенные в солнечную ферму, а также ветряки. Здание оборудовано аккумуляторами, которые способны обеспечивать жильцов электричеством в течение двух недель. Благодаря шахте, которая соединяет все этажи и выходит на крышу, отраженные лучи солнца проникают вглубь, сокращая потребность в искусственном освещении.
Сегодня такими зданиями вряд ли кого-то удивишь. Их популярность растет по мере того, как дешевеют технологии строительства, энергосбережения и «зеленые» источники энергии. Экономия начинается еще на этапе утепления конструкций фундамента, стен, крыши и установки энергосберегающих окон и дверей. Широкому распространению «нулевых» домов в США в свое время способствовали тепловые насосы. Они работают от сети и могут одновременно охлаждать и обогревать помещение. Раньше такие системы подходили только для регионов с теплым климатом, но теперь их можно использовать даже при −23°C. Все более эффективными и доступными становятся водонагреватели, светодиодные энергосберегающие лампы и даже обычные бытовые приборы, которые в некоторых случаях потребляют на треть меньше энергии, чем четверть века назад.
Дальше — больше. С развитием ВИЭ тема «нулевых» домов набирает популярность. Лучше всего зарекомендовал себя гибридный комплекс с применением энергии солнца и ветра. Отопление также вполне можно обеспечить от возобновляемых источников. Мало кто знает, что к ним относится геотермальная энергия. Пробурить скважину, чтобы извлекать тепло прямо из недр Земли, дорого и сложно, но это окупается в перспективе нескольких лет.
Следующий этап — не только экономить на коммунальных платежах, но и зарабатывать на излишках энергии, продавая их в городскую сеть. Так называемый дом Plus Energy построили в норвежском Ларвике. Он производит достаточно энергии не только для своих нужд, но и для круглогодичной зарядки электромобилей. Все благодаря односкатной крыше, которая оснащена панелями солнечных батарей и «смотрит» в сторону восходящего Солнца.
В немецком Фрайбурге «дом будущего» собирает солнечную энергию с помощью панели, которая, словно подсолнух, поворачивается вслед за Солнцем, на 180 градусов. Горячее водоснабжение и отопление обеспечивают специальные водяные трубки — они собирают тепло и распределяют его по всему дому.
Напичканные ВИЭ строения есть и в США. Здание, построенное архитектурным бюро Nathan Good Architects в Орегоне, оснащено солнечными батареями, нагревателями горячей воды, геотермальными источниками, а также инновационной системой вентиляции, в которой нагнетаемый воздух греется от тепла выходящих потоков.
Технологии обгоняют время: помимо частных домов, мировая архитектура знает примеры и «нулевых» небоскребов. Так, в 2017 году на острове Рузвельт в Нью-Йорке построили «свечку» высотой в 26 этажей, которая потребляет лишь 30% энергии традиционным путем, а остальное вырабатывает сама. Зимой, даже если здание останется без света, его обитатели не замерзают.
Еще одна доминанта в мире «зеленых» зданий — 309-метровая башня «Жемчужная река» (Pearl River Tower) в Гуанчжоу. Благодаря волнообразному фасаду и обтекаемой конструкции стен воздушные массы не теряются, а поступают прямиком в каналы ветрогенераторов, размещенных на двух нижних технических этажах. Новейшие солнечные панели, кроме основной функции — улавливать лучи, еще и снижают нагрев здания и минимизируют энергозатраты на кондиционеры. В результате башня использует только 40% от вырабатываемой ею самой энергии, а остальное «забирают» городские службы.
В 2010 году страны Евросоюза приняли Директиву об энергетической эффективности зданий, согласно которой с 31 декабря 2020 года все новые дома в странах ЕС должны строиться как сооружения с почти нулевым потреблением энергии (nearly zero-energy buildings). В отношении зданий, занятых государственными органами, данная норма вступила в силу с 2018 года.
Как в России?
В нашей стране нулевые дома изначально не были так востребованы в силу большого количества свободных территорий и централизованной системы теплоснабжения. Кроме того, ВИЭ только недавно сформировали свой рынок в стране, поэтому говорить о домах с нулевым потреблением пока рано. При этом стандарты оценки энергоэффективности схожи с западными.
В России энергоэффективность зданий оценивается по ГОСТу Р 56295-2014, по которому выделяют пять классов энергоэффективности (A, B, C, D, E) — в зависимости от того, как расходуется тепловая и электрическая энергия в этом конкретном объекте.
Пожалуй, один из немногих экопроектов в сфере строительства — башни Grand Tower в «Москва-Сити». Пока это первый высотный проект в стране, претендующий на сертификат LEED Gold (международная система сертификации экологически чистых зданий). Технология «зеленого» строительства снизила операционные расходы до 20% по сравнению с тратами на аналогичные традиционные объекты. Главным архитектором проекта стал Вернер Зобек, известный сторонник концепции «трех нулей»: ноль энергопотребления, ноль выбросов и ноль отходов.
Примеров «нулевых» жилых домов в России пока нет, но в 2011 году в Подмосковье построен «активный» дом с передовыми технологиями. Отопление и горячее водоснабжение осуществляется через геотермальный тепловой насос и солнечные коллекторы. В доме за счет архитектурных решений скапливается большое количество дневного света. Кроме того, здание оснащено гибридной вентиляцией с рекуперацией (то есть возвратом) тепла, солнечными батареями и вишенкой на торте — системой «умный дом». Другими словами, все инженерные коммуникации включены в единую автоматизированную систему управления, которая измеряет и контролирует температуру, освещенность, уровень углекислого газа и влажности.
По данным Фонда содействия реформированию ЖКХ, в 2021 году в России насчитывалось свыше 1000 энергоэффективных домов — как уже построенных, так и находящихся на этапе строительства или проектирования. В масштабах страны этот показатель невелик. При этом степень износа большинства объектов в стране составляет порядка 60%, а значительный объем оборудования и сетей, которые функционируют со времен Советского Союза, давно выработали свой эксплуатационный срок.
По состоянию на октябрь 2021 года, к энергоэффективному строительству относились 2,2 тыс. домов (23% всех строящихся жилых зданий) площадью 26,4 млн кв. м, или 27% общего портфеля строительства в стране.
Больше всего энергоэффективного жилья возводится в Москве, а также в Московской и Свердловской областях. При этом на столицу приходится 43% от всего жилищного строительства в РФ, сообщали аналитики центра «Дом.РФ». В Петербурге доля строящихся энергоэффективных домов составляла 11%, город находится на четвертой строчке.
Несмотря на все «зеленые» тренды аналитики уверены, массового перехода на «нулевые» дома стоит ожидать только тогда, когда потребители будут готовы мириться с капризами погоды и многократно выросшими счетами за коммуналку ради возможности жить в умном доме с нулевым энергопотреблением.