энергоэффективность в современном мире

Энергосбережение — один из главных трендов развития мировой «зеленой» экономики. Возобновляемые источники, энергопассивные дома, солнечные крыши, цифровое моделирование становятся все более востребованы участниками рынка. Какие технологии будут активно развиваться в строительной отрасли?

Девелоперы и застройщики активнее разрабатывают новые проекты с учетом энергоэффективности. При возведении современных объектов большое внимание уделяется строительству зданий, которые при минимальных потерях максимально используют внутреннее тепло. Энергосберегающие технологии в строительстве выходят на первый план, хотя долгое время в России им не уделяли должного внимания. Но, во-первых, энергосберегающие технологии — это тренд, которого придерживается мировое сообщество, исходя не только из экономической целесообразности, но и “зеленого курса”.

Во-вторых, пришло осознание того, что энергоресурсы необходимо экономить. Ведь в перспективе внутренние и мировые цены на газ, нефть, электроэнергию и уголь могут сравняться. Это неизбежно приведет к дальнейшему повышению стоимость энергоресурсов и выведет вопрос энергосбережения на первое место. Мы проанализировали наиболее востребованные и перспективные технологии, которые используются в России и странах мира.

Технология “пассивный” и “активный” дом

Энергопассивные дома используют минимальное количество энергии для поддержания климата внутри здания. Это практически энергонезависимые конструкции с уровнем потребления энергии не выше 15 кВт/(м2*год), тогда как в обычных домах на обогрев уходит до 300 кВт/(м2*год). У энергопассивных домов теплоэффективность на 30% выше, чем в стандартных коттеджах. Такой объект снижает расходы на электроэнергию до 70%, а на отопление — до 90%.

Уже на этапе подготовки проекта следует стремиться к минимальным потерям тепла во всех составляющих. Строительство по технологии пассивный дом включает в себя комплекс мероприятий, среди которых теплоизоляция, герметизация стен и кровли, реновация инженерных систем с применением терморегуляторов, рекуперация тепла в системах вентиляции, установка тепловых насосов, солнечных коллекторов и другое. Правильно спроектированный дом с учетом всех норм и требований позволяет избежать мостиков холода в конструкции.

Как пример можно привести жилые комплексы девелоперской группы «Аквилон». Комплекс решений позволяет снизить теплопотери на 50%, а жители экономят до 40% на оплате отопления. Во втором квартале 2022 года в эксплуатацию введут ЖК «Аквилон Park»: за счет двухслойного утеплителя размер стен увеличен до 180 мм, что на 30% выше норматива.

Применяемые энергосберегающие технологии в строительстве домов могут различаться в зависимости от региона.

Такой подход влечет дополнительные затраты: плюс 5-15% к смете. Зато использованные технологии в последующем дают 60-70% экономии. А вот переоснащение уже существующего здания обойдется намного дороже, чем возведение энергоэффективного дома с нуля.

О пассивных домах мы писали здесь.

Второй тренд — “активные” дома. Они не только потребляют минимум электроэнергии, но и производят ее самостоятельно и могут снабжать другие объекты. Например, за счет геотермального насоса и солнечных коллекторов.

Нетрадиционные источники тепла, такие как солнечные коллекторы, геотермальные системы, газотурбинные установки, ветрогенераторы становятся все популярнее.

Именно такие энергосберегающие технологии дают наибольшую экономию при эксплуатации здания, хотя и ведут к удорожанию стоимости проекта. На данный момент наиболее популярные и перспективные — солнечные и геотермальные отопительные системы.

Геотермальное отопление (источник тепла — разница температур в слоях грунта, грунтовые воды или открытые водные источники) — одна из самых востребованных экотехнологий на ближайшие 15-20 лет. Она безопасна в эксплуатации, а также может быть использована как на обогрев, так и охлаждение. Независимо от климата или времени года, КПД геотермальной системы достигает 50%. Из недостатков — довольно высокая стоимость оборудования.

Примером реализации такой системы в России можно назвать энергоэффективный дом Natural Balance (Татарстан). Геотермальная система обеспечивает обогрев и горячее водоснабжение здания. В доме нет радиаторов: он отапливается за счет теплого водяного теплого пола. А потребность в классической системе отопления отпала благодаря качественной термоизоляции дома толщиной от 150 до 250 мм.

VRV/VRF системы

VRV/VRF — мультизональная система кондиционирования с переменным объемом хладагента, обладающая низким уровнем энергопотребления. Преимущественно используется в многоэтажных зданиях, комплексах, состоящих их нескольких строений: бизнес-центрах, отелях, ТРЦ, многоэтажных жилых домах.

Архитектура системы отличается от мультисплит-систем. VRV/VRF подключается к единой системе трубопроводов. Такой подход упрощает монтажные работы, а благодаря магистральным трубам с узлами разветвления можно подключать дополнительные блоки, создавая комфортный климат в здании или группе строений. Среди преимуществ системы:

• Индивидуальный подход в кондиционировании каждого помещения;
• Подходит для объектов с большой посещаемостью;
• Система легко подстраивается под потребности каждого потребителя;
• Точный контроль температуры;
• Мониторинг и оперативная корректировка работы системы;
• Применение систем VRV/VRF с рекуперацией тепла дает возможность работать одновременно на нагрев и охлаждение.

VRV и VRF система ничем не отличается: название VRV принадлежит исключительно компании Daikin, тогда как название VRF система предполагает аналогичную продукцию других производителей.

Абсорбционный охладитель-нагреватель

Использование абсорбционных чиллеров/нагревателей — оптимальный вариант для обеспечения объекта строительства горячим и холодным водоснабжением.

Тогда как компрессорные установки кондиционирования воздуха работают на электрической энергии, абсорбционная система функционирует на газе. Срок окупаемости порядка трех лет.

Система состоит из генератора, насоса, абсорбера, рекуперативного теплообменника. Все блоки размещают непосредственно в здании, благодаря чему удается избежать потерь, связанных с транспортировкой энергии. Как правило, установки разной мощности размещают на верхнем этаже, что позволяет корректировать подачу воды в соответствии с потребностями пользователей.

LED-освещение и автоматизация

В строительной отрасли наблюдается массовый переход на LED-освещение. Комплексное снабжение светодиодными устройствами дает экономию 50%. В общественных зонах, таких как лифт, коридоры, входы, холл используют энергосберегающее освещение с датчиками движения. Получили распространение интеллектуальные осветительные системы и комплексы автоматизации осветительных устройств. С их помощью можно удаленно управлять светильниками разных типов. Энергосберегающие технологии в строительстве домов включают использование пультов, панелей, приложений на смартфонах и других девайсах. Для энергосбережения активно используются датчики движения, сумеречные датчики, диммеры. Интеллектуальная система помогает регулировать интенсивность освещения, настраивать разные сценарии.

Перспективна технология передачи данных Li-Fi, которая позволяет использовать внутренние светодиодные лампы для создания системы связи. Современные осветительные приборы могут обмениваться данными, обеспечивать связь всей системы и людей. Система освещения с функцией LED навигации для торговых площадей оптимизирует маршрут с учетом списка покупок, указывает на акционные товары и помогает оптимально выстроить маршрут.

Инсоляция зданий

Важное значение при возведении энергоэффективного здания имеет его положение относительно частей света. Максимальное число окон и светопрозрачных конструкций должно выходить на южную сторону. Так, в течение дня солнце будет подогревать фасад, что позволит экономить на отопление в зимнее время.

Еще один интересный подход, помогающий по-максимуму использовать энергосберегающие технологии и естественное освещение — световые дворы. Они расположены внутри секций и дают наилучшее естественное освещение всех помещений. Примером такого новшества может послужить ЖК «Акварели» (девелопер — Tekta Group) в подмосковной Балашихе.

При отделке фасадов использованы светоотражающие материалы. А благодаря переменной этажности и эффекту отражения, окна, выходящие в световой двор, получают больше освещения. Так обеспечивается максимальная инсоляция объекта.

Цифровые инструменты

Строительство новых энергоэффективных зданий невозможно без современного программного обеспечения. Цифровая модель здания, созданная в современном проектном ПО, дает возможность до начала работ увидеть все конфликты и дефекты, спрогнозировать энергоэффективность и найти дополнительные решения для энергосбережения в строительстве. Яркий пример — применение энергетического моделирования одного из производственно-логистических комплексов в Московской области. На этапе проектирования определили, что расходы составят более 26 млн рублей. После использования цифрового моделирования нашли новые решения: удалось снизить ежегодные расходы практически в два раза. Вычислительное моделирование, оценка и анализ масштабных проектов занимают в несколько раз меньше времени при более низких затратах.

Используя другие цифровые инструменты по  управлению процессов строительства — облачные мобильные решения — реализовывать самые сложные проекты с энергосберегающими технологиями  качественно и  в сроки. Также такие программные решения, как PlanRadar, могут помочь в оптимизации контроля по управлению объектов недвижимости с энергосберегающими технологиями. PlanRadar имеет открытый API, поэтому его можно интегрировать как со сторонними ПО, так и с системой датчиков. Такая синергия цифрового инструмента и сенсоров обеспечивает умную эксплуатацию здания и сокращает возможные расходы.

Smart building

Концепция «умного» дома состоит в том, чтобы оптимизировать энергоэффективность и создать для пользователя максимально комфортные условия. Энергосберегающие технологии с системой «Умный дом» в России активно развивается. Если ранее такую систему внедряли только в элитных ЖК, то теперь искусственный интеллект доступен и в более бюджетных жилых новостройках.

Искусственный интеллект управляет всеми системами в здании, совмещая коммуникационные системы, устройства безопасности, осветительное оборудование, электротехнические приборы. Он обеспечивает взаимосвязь всех систем и оптимизирует расход энергоресурсов, делая пользование инфраструктурой удобной для пользователя. Например, освещение в «умном доме» автоматически включается и выключается по датчикам присутствия, а расход наружного воздуха осуществляется по датчикам углекислого газа в общественных зонах. Одна из составляющих концепции «Умного дома» поддержание заданных режимов, которые устанавливаются в зависимости от дня недели и времени суток.

Одним из первых «умных» жилых домов в России стала многоэтажная высотка в Москве, в районе Жулебино, где практически всеми системами управляет компьютер. В частности, специальные датчики позволяют выявить утечки тепла из здания, чтобы предотвратить нерациональный расход энергии. В московском ЖК премиум-класса «Дом на Бурденко» умная система позволяет осуществлять многозонный климат-контроль, дистанционно управлять техникой, электроприводами жалюзей, системой видеонаблюдения, освещением.

Ключевыми функциями в умном доме становятся не только энергосбережение и автоматизация, но и оповещение о проникновении в квартиру, контроль влажности и температуры, отключение от электроэнергии в случае ЧП.

«Зеленые» технологии

Энергоэффективность зданий является неотъемлемой частью внедрения «зеленых» технологий. Идея устойчивого строительства заключается в использовании энергоэффективных технологий. В России комплексный подход к рациональному использованию ресурсов находится на начальном этапе развития. Однако проекты, соответствующие международным стандартами эко сертификации BREEAM, Well и Fitwe, постепенно становятся трендом. Ярким примером в России можно назвать Лахта Центр с климатическим оборудованием компании Альфа Лаваль. В 2019 году башня вошла в Топ-5 самых больших «зеленых» зданий мира.

В качестве нагревателей установлены инфракрасные излучатели, которые повторно используют тепло других устройств. Искусственный интеллект регулирует уровень температуры и освещенности исходя из количества людей, находящихся в каждом помещении. Энергоэффективные теплообменники применяют для отопления, вентиляции, подачи горячей воды и кондиционирования воздуха. Также они снижают количество энергии для подачи воды.

Аккумуляция солнечной энергии

Один из трендов будущего в строительстве — применение солнечных панелей, которые помогают аккумулировать энергию и использовать ее для функционирования объекта. Интересный пример применения данной технологии — энергопассивный жилой комплекс Elithis Dan во французском Страсбурге. Солнечные панели расположены по всему фасаду здания. За счет инсоляции высотка аккумулирует солнечную энергию, которая затем расходуется для автономного энергообеспечения.

Естественная инсоляция в помещениях регулируется благодаря системе «умный дом». Современные энергосберегающие технологии применены в самодостаточном солнечном доме Heliotrop в Германии (Фрайбург). На крыше «Гелиотропа» разместили «солнечный парус»: фотогальваническую установку площадью 54 кв. Дом размещен на вращающемся столбе и в течение дня поворачивается, следуя за солнцем. За счет таких решений, здание генерирует в 5 раз больше энергии, чем ему необходимо, полностью обеспечивая потребителей электроэнергией, отоплением, горячей водой.

Основную массу энергии система накапливает летом, а затем при помощи технологии электролиза воды происходит разделение на водород и кислород, находящихся в разных резервуарах. Далее энергию получают по мере соединения двух компонентов, преобразуя в тепловую или электрическую энергию.

Геодезический купол

Сферические дома не зря становятся трендом. Они не только имеют необычную форму, но и позволяют экономить как минимум 20% энергетических ресурсов. А расходы на обогрев зимой и кондиционер летом снижается на треть.

Это обусловлено тем, что сфера имеет наименьшую площадь поверхности среди всех фигур одинакового объема. Кроме того, куполообразная форма позволяет до 30 % снизить затраты на строительные материалы. К тому же, это очень легкая конструкция и для постройки купольного дома не нужен мощный и дорогостоящий фундамент. Также купольная крыша обладает повышенной сейсмической устойчивостью.

Вентилируемые фасады

Вентилируемый фасад — это фальш-стена, которая крепится к зданию. Система навесных вентилируемых фасадов дает возможность снизить тепловые потери здания практически в 2 раза. Она состоит из силовой конструкции, утеплителя и облицовки. Главное отличие от других наружных систем утепления — циркуляция воздушного потока между тепловой изоляцией и облицовкой. Воздушный поток создается за счет разницы температур на улице и внутри помещения. Таким образом, удается избежать образования конденсата на поверхности утеплителя, что сохраняет тепло и долговечность самой конструкции.

Примером можно назвать ЖК «Fresh» в Москве. Монтаж фасада осуществляется по давно зарекомендовавшей себя технологии вентилируемого фасада с применением негорючей каменной ваты.

“Солнечные” крыши

Интеграция гибких солнечных модулей в кровлю позволяет рационально использовать квадратные метры для получения электроэнергии. Фотовольтаические модули могут быть интегрированы в рулонный кровельный материал, черепицу, листовой металл, окна, фасадные панели. Новые энергосберегающие технологии в строительстве — черепица со встроенными солнечными фотоэлементами вырабатывает электричество, которое используется для энергоснабжения дома. Полученная энергия может быть применена в автономной независимой системе или общий электросети. Постоянный электрический ток, который вырабатывают фотоэлектрические элементы, передается в конвертер. Далее он преобразуется в переменный ток. Стоит отметить, что стоимость солнечной черепицы достаточно высока, но обойдется ниже, чем установка солнечных батарей.

Применение черепицы с фотоэлементами оправдано в южных регионах России, где больше всего солнечных дней, а снегопады и осадки, которые могут помешать работе фотоэлементов, случаются редко. Срок эксплуатации составляет 25 лет.

Примерами внедрения солнечных технологий можно назвать Кампус «ТехноСпарка» в Троицке, завод кровельных материалов, Рязань, жилые дома в Санкт-Петербурге.

Тепловое зеркало

Высокую энергоэффективность в строительстве демонстрирует так называемая технология «тепловое зеркало». Внутри стеклопакета расположена полимерная прозрачная мембрана, имеющая низкоэмиссионное покрытие. Такая конструкция задерживает тепловое излучение, при этом не снижая светопропускную способность.

Cмарт-стены

Стеновые панели на основе нанотехнологи в течение дня абсорбируют солнечный свет, а с наступлением темноты постепенно отдают накопленную энергию внутрь дома. Такой подход позволяет круглосуточно регулировать температуру в здании. Уровень тепла, которое отдается в ночное время, можно корректировать. Так удастся избежать перегрева здания в летнее время и способствовать энергоэффективности объекта зимой. Примером использования подобных технологий можно назвать стеновые панели RavenBric, которые стали «первопроходцем».

Смарт-стекло

Окна — один из источников утечки тепла в доме. Существует множество разработок, которые способствуют повышению энергоэффективности стекол. Например, аргоновый заполнитель между стеклопакетами повышает коэффициент термического сопротивления до 72%. Однако ряд компаний представили более прогрессивные разработки. Современные энергосберегающие технологии в строительстве — стекла, способные вырабатывать электроэнергию. Благодаря наногенераторам и солнечным фотоэлементам они способны преобразовывать солнечную энергию в электричество.

Протестируйте PlanRadar бесплатно

К классу энергоэффективных домов относятся энергопассивные, в которых ежегодный удельный расход энергии на отопление не превышает 15 кВт ч/м². Такие здания практически энергонезависимы.

Однако на этом разработчики энергоэффективных технологий для строительства не останавливаются и сегодня речь идет об домах с «нулевым балансом» энергопотребления, где нулевое потребление энергии достигается за счет использования возобновляемых источников энергии. И, наконец, здания с «энергоположительным балансом», которые за счет тех же возобновляемых источников энергии вырабатывают больше энергии, чем потребляют.

Многоквартирный дом с высоким классом энергоэффективности обладает хорошей теплоизоляцией, современным оборудованием, в нём применяются энергосберегающие решения. Старый жилфонд обычно относится к низкому классу энергоэффективности — это хрущёвки и дореволюционная застройка. Только одно наличие теплопотерь из-за плохой изоляции или повреждении сетей может привести к значительным перерасходам энергоресурсов, а в итоге к высокой стоимости услуг ЖКХ.

Существует целый класс технологий, которые обеспечивают энергоэффективность зданий: архитектурные и строительные решения нацеленные на уменьшение потерь тепла, теплоизоляция кровли, стен, оконных проемов, фундамента и пола, рекуперация тепла в вентиляционной системы — чтобы свежий воздух поступал уже нагретым, возобновляемые источники энергии, водоснабжение и канализация, отопление и горячая вода. Одним из технических средств повышения энергоэффективности многоквартирного дома является применение технологии тепловых насосов.

Тепловой насос использует для отопления тепло окружающего воздуха, недр или любые источники вторичного тепла, например, теплотрассы, которая проходит рядом со зданием. Устройство собирает рассеянное тепло и преобразует теплонасосом в отопление для здания. Он представляет собой грунтовой или воздушный теплообменник из замкнутого трубопровода, включающего в себя испаритель, конденсатор, расширительный вентиль и компрессор. По принципам функционирования такой тепловой насос работает подобно холодильнику, только наоборот. Хладагент, протекающий по трубам, извлекает тепло, накопленное грунтом или из воздуха, «тепловой насос – это холодильник наоборот».

Важно понимать, что и холодильник, и тепловой насос работают по одному и тому же обратному термодинамическому циклу Карно. В холодильнике целью является создание пониженной температуры внутри холодильной камеры, а часть дополнительно затраченной энергии теплоты из холодильника выводится наружу в окружающую среду. Целью теплового насоса является создание повышенной температуры внутри помещения, когда с помощью дополнительно затраченной энергии теплота из окружающей среды подаётся в помещение, а окружающая среда в этом случае охлаждается.

Применение тепловых насосов позволяет более эффективно и экономично обогревать многоквартирные дома и обеспечивать водоснабжением горячей водой как в зимнее время, так и охлаждение в жаркие летние дни. Наиболее эффективными с точки зрения теплоотдачи считаются фреоновые грунтовые геотермальные контуры прямого расширения (испарения), так как они используют источник тепла с постоянными величинами температур. Они на 20% выигрывают в производительности и компактности по сравнению с гликолевыми теплонасосами. Однако достоинства фреоновых геотермальных контуров DX прямого расширения имеют свою оборотную сторону. Высокое давление до 1,6 мПа, под которым находится в контуре DX фреон повышает его текучесть. Пластиковые трубы не выдерживают и приходится ставить дорогостоящие медные или стальные трубы из нержавейки, которые еще дополнительно приходится защищать композитными материалами, чтобы избежать коррозии. Другой вид грунтовых геотермальных контуров называется гликолевым, где в качестве хладагента используются антифриз или раствор этиленгликоля с водой. Так как у гликолевых теплонасосов нет необходимости поддерживать высокое давление, то они давно изготавливаются с применением пластиковых труб.

«Основным сдерживающим фактором применения технологии геотермальных грунтовых тепловых носителей на основе более эффективного фреонового хладагента являлась высокая себестоимость из-за применения медных или стальных труб. Наша компания при поддержке Фонда «Сколково» разработать уникальную технологию пластикового контура, способного удерживать такой эффективный хладагент, как фреон. Таким образом, мы получили уникальное решение, которое в 2–3 раза удешевил производство фреоновых геотермальных контуров DX прямого расширения. При этом гарантийный срок службы увеличился в 2 раза до 50 лет. Благодаря, нашей технологии «тепловые насосы» теперь доступны широкому потребителю, которые вполне самостоятельно способен смонтировать такую систему»,— отметил Александр Байдак, генеральный директор компании «Геотермал».

Теперь геотермальное отопление доступно при строительстве многоквартирных домов, что позволит существенно снизить затраты жителей на оплату ЖКХ и существенно поднять уровень энергоэффективности. При этом благодаря ноу-хау российских разработчиков затраты на внедрение тепловых насосов существенно снизились и не сильно отразятся в стоимости квартирного фонда.

Компания «Геотермал» резидент Фонда «Сколково», специализируется на внедрении энергоэффективных методов отопления, охлаждения и вентиляции в промышленном и малоэтажном строительстве.

Современные ЦОДы способны обеспечить PUE на уровне 1,5 или ниже — это стало возможным за счет целого ряда улучшений.

Центры обработки данных — это фундамент цифровой экономики, однако для их работы требуется огромное количество энергии. Стараясь сделать цифровую трансформацию более экологичной, необходимо в первую очередь правильно проектировать ЦОДы и использовать энергоэффективные компоненты ИТ-инфраструктуры. Ключевую роль в решении этой задачи играют SSD.

В последние годы заметно вырос спрос на центры обработки данных, что можно объяснить цифровой трансформацией и растущей популярностью облачных сервисов. Соответственно, количество ЦОДов растет, а существующие объекты продолжают расширяться. Едва ли эта тенденция пойдет на спад, ведь «Интернет вещей» тоже стремительно развивается, в результате чего в ближайшие годы мы можем ожидать взрывного роста объема данных, для обработки которых потребуется еще более продвинутая цифровая инфраструктура.

Впрочем, судя по рекордно низким показателям PUE (power usage effectiveness), ЦОДы стали заметно эффективнее: этот коэффициент обозначает общий объем энергопотребления по отношению к энергетической потребности ИТ-инфраструктуры. Другими словами, насколько эффективна базовая инфраструктура, в том числе системы охлаждения и насосы, ИБП и аккумуляторы. Современные ЦОДы способны обеспечить PUE на уровне 1,5 или ниже — это стало возможным за счет целого ряда улучшений, в том числе оптимизации систем охлаждения, широкого применения вторичного тепла, продвинутых ИТ-компонентов, которые больше не требуют экстремального охлаждения помещений, а также правильно настроенных трансформаторов тока. В современных ЦОДах более двух третей энергии потребляют ИТ-системы.

Таким образом, хотя 10 млрд киловатт-часов из упомянутых 16 составляют львиную долю потребления в центрах обработки данных в 2020 году, теперь оборудование куда совершеннее: по данным Borderstep Institute, с 2010 года энергопотребление в ЦОДах выросло на 75%, а производительность – в восемь раз. Чтобы добиться этого, производители ИТ-оборудования активно вкладывались в техническую модернизацию. А кроме того, ужесточились правовые нормы в этой сфере — например, недавний регламент ЕС 2019/424 устанавливает минимальный уровень эффективности для источников питания в серверах и системах хранения.

Выше производительность с прежним бюджетом мощности

Серверы, системы хранения и сетевые компоненты в ЦОДах работают в комплексе, поэтому зависят друг от друга в плане затрат мощности. Растущие объемы данных приводят к увеличению энергопотребления не только хранилищ, но также серверов и сети, ведь данные необходимо передавать и обрабатывать. Работа над сбережением энергии исключительно в системах хранения возможна, только когда речь идет об архивных данных, однако усложняется их регулярной валидацией, при которой задействуются остальные ИТ-компоненты. Поэтому операторы ЦОДов выделяют бюджет мощности на стойку, который распределяется между отдельными потребителями.

Однако, если речь идет о развертываниях с действительно высокими потребностями в памяти, очень важно вдумчиво подойти к планированию эффективности хранилищ, ведь каждый ватт, не использованный в эксплуатации, будет доступен для других систем в стойке. За счет энергоэффективного хранилища стойка обеспечит более высокий уровень производительности с прежним бюджетом мощности.

Теоретически SSD требуют меньше энергии, чем жесткие диски, ведь они не имеют механических компонентов. Однако, поскольку на SSD возлагаются определенные операции, например управление ячейками памяти и обновление состояний памяти для обеспечения готовности к использованию, во время простоя они потребляют столько же энергии, сколько и жесткие диски, а вот в режиме эксплуатации – наоборот, гораздо больше. Например, если текущий PCIe-накопитель четвертого поколения от KIOXIA в активном состоянии потребляет до 21 Вт, то жесткий диск корпоративного уровня с 7200 оборотами в минуту требует вдвое меньше.

Впрочем, здесь не учитывается производительность этих носителей. Расхода 8–12 Вт жесткого диска хватает лишь на несколько сотен IOPS, в то время как SSD достигает показателя 1,4 млн IOPS. Это означает, что в активном состоянии последний гораздо энергоэффективнее.

Более того, SSD предоставляют данные гораздо быстрее, поэтому для обработки определенной рабочей нагрузки им нужно заметно меньше времени при максимальном расходе энергии. Например, KIOXIA CM6 передает данные на скорости 6900 Мбайт/c, то есть на файл объемом 500 Гбайт уходит 72 секунды: при максимальном расходе мощности в 21 Вт это соответствует 0,4 Вт∙ч, тогда как фактическое энергопотребление для последовательных операций чтения несколько ниже. С другой стороны, жесткому диску на передачу 500 Гбайт потребуется около 28 минут: при расходе 9 Вт это 4 ватт-часа. Таким образом, SSD в десять раз более энергоэффективен.

Однако по-настоящему серьезным преимуществом является прямой доступ. Если стандартный жесткий диск корпоративного уровня обеспечивает около 250 IOPS, то SSD от KIOXIA достигает 1,4 млн IOPS — в 2400 раз выше.

Качественное охлаждение в новых формфакторах

Благодаря своей высокой производительности SSD заметно эффективнее и в плане охлаждения. Подтверждено, что SSD новейшего поколения с поддержкой PCIe имеет более высокие требования к охлаждению во время эксплуатации при полной нагрузке, чем жесткий диск за тот же период времени. Однако для передачи файла или определенного количества IOPS жесткому диску понадобится гораздо больше времени, что означает более продолжительный период охлаждения и более высокие требования к системе охлаждения.

Энергоэффективность и энергосбережение — одни из основных трендов развития мировой «зеленой» экономики. Эксперты отмечают, что по этим показателям Петербург стабильно входит в число лидеров среди российских регионов. За последние годы он не раз возглавлял федеральный рейтинг энергоэффективности. Сейчас власти города разрабатывают проект новой региональной программы в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности.

Сегодня свои программы энергосбережения реализуют городские госучреждения. По данным СПбГБУ «Центр энергосбережения», объем финансирования из бюджета в 2021 году составил 1,6 млрд рублей. Основная доля пришлась на мероприятия в системах теплоснабжения, водоснабжения, вентиляции и освещения — 48% (749,9 млн рублей); мероприятия по утеплению стен, дверей, чердаков, подвалов и замене оконных блоков — 32% (502 млн рублей); по установке энергоэффективного оборудования — 12% (190,2 млн рублей); иные мероприятия в области энергосбережения — 6% (94,71 млн рублей); установку приборов учета энергетических ресурсов — 1% (14,3 млн рублей).

Для этих же целей привлекаются и внебюджетные средства, в том числе за счет энергосервисных контрактов (ЭСК). Так, с 2018 по 2022 годы в Петербурге было заключено 444 ЭСК на общую сумму более 1,6 млрд рублей. В 2021-м лидерами по количеству заключенных ЭСК в Санкт-Петербурге стали Калининский, Красносельский, Невский, и Курортный районы. В результате реализации энергосберегающих мероприятий в государственных учреждениях по сравнению с 2016 годом снижено потребление электрической энергии на 39,7%, а тепловой — на 6,3%.

Экономия в жилищной сфере

Главный потребитель энергоресурсов — население города. Его доля в общегородском объеме потребления сегодня составляет 30,8%. Большая часть отпускаемой тепловой энергии (77,8%) также приходится на население. Поэтому общий вклад жителей в энергосбережение очень важен для города.

Любые ресурсосберегающие мероприятия начинаются с установки счетчиков. По подсчетам «Центра энергосбережения», на конец 2021 года уровень оснащения многоквартирных домов (МКД) общедомовыми приборами учета тепла в Северной столице достиг 96,1%, холодной воды — 92,9%.

Также идет работа по присвоению МКД классов энергетической эффективности — по шкале от А до G. По словам Антона Алексахина, руководителя отдела СЗФО Департамента экологической экспертизы и мониторинга EcoStandardgroup, проживание в домах класса А, B или С позволяет более экономно расходовать ресурсы (прежде всего, тепло и электроэнергию), класс D — нормальная энергоэффективность, но об экономии ресурсов речи здесь уже нет. Дома класса E, F, G — пониженного и очень низкого класса, которые, как правило, нуждаются в реконструкции.

По данным «Центра энергосбережения», сейчас классы энергетической эффективности присвоены 4148 петербургским МКД (17,4% от общего количества), 68% из них имеет «нормальный» класс энергоэффективности D и выше.

В Петербурге действует несколько программ, предусматривающих внедрение светодиодных светильников в городскую систему уличного освещения. Их устанавливают не только в садах и парках, но и во дворах, на улицах, магистралях с повышенными требованиями к освещенности проезжей части и объектах художественной подсветки. Сейчас на светодиодное переведено уже более 30% уличного освещения. До 2025 года новое, преимущественно светодиодное освещение планируется установить еще на 153 объектах.

В энергосберегающих мероприятиях участвуют и городские предприятия топливно-энергетического комплекса (ТЭК). Среди ключевых шагов в этой области — перевод котельных на эффективные виды топлива. Планируется, что к 2026 году практически все городские котельные будут работать на природном газе, а доля потребления неэкономичного топлива составит менее 0,02%.

Энергоэффективное оборудование и энергосберегающие технологии также используют при замене тепловых сетей, реконструкции существующих объектов и строительстве новых. По данным «Центра энергосбережения», общий объем финансирования программ энергосбережения крупнейших организаций ТЭК в Петербурге за 2021 год составил 6,5 млрд рублей, а суммарная экономия топливно-энергетических ресурсов — 216,6 тыс. тонн условного топлива (или 2,4% от объема потребления).

В минувшем году перечень услуг и работ по капитальному ремонту жилых домов, финансируемых за счет средств фонда капитального ремонта, пополнился новыми энергосберегающими работами, среди которых установка узлов управления и регулирования потребления тепловой энергии, горячей и холодной воды, электрической энергии, газа и утепление фасадов.

Объем средств на указанные мероприятия в 2021 году составил 452,44 млн рублей, или 2,9% общего годового объема финансирования таких мероприятий. В 114 МКД появились автоматизированные индивидуальные тепловые пункты, которые автоматически регулируют интенсивность отопления дома в зависимости от погоды. Всего за последние пять лет их установили в 303 домах.

Также, по словам экспертов «Центра энергосбережения», в ходе капитального ремонта многоквартирных домов в Петербурге меняют светильники на светодиодные лампы и устанавливают датчики для автоматического регулирования освещения в местах общего пользования, производят теплоизоляцию внутридомовых инженерных сетей теплоснабжения и горячего водоснабжения в подвалах и так далее.

Кто в теме

По словам Николая Вавилова, специалиста департамента стратегических исследований Total Research, количество энергоэффективных домов и умных строек в России ежегодно увеличивается как минимум на 20–25%.

В соответствии с законом «Об энергосбережении» №261-ФЗ, сегодня при строительстве и капитальном ремонте зданий застройщик обязан устанавливать приборы учета потребляемых в здании энергоресурсов. По словам Андрея Никитина, заместителя декана по научной работе факультета энергетики и экотехнологий Университета ИТМО, благодаря этому закону в проектной документации также появился раздел «Энергетическая эффективность».

«Однако на практике он носит довольно формальный характер и формируется руководителем проекта на основании соответствующих смежных разделов по системам электроснабжения, отопления, вентиляции, кондиционирования, водоснабжения, холодоснабжения и так далее. В то же время разделы разрабатываются отдельными организациями, которые зачастую не взаимодействуют друг с другом, отвечают только за свою задачу и используют довольно тривиальные методы энергосбережения — например, установку светодиодных светильников и применение частотных регуляторов двигателей. Все это не дает существенного эффекта в области энергосбережения»,— поясняет он.

По словам Андрея Никитина, такое положение вещей характерно для строительства объектов различного назначения. Например, в секторе продуктового ритейла побочным продуктом системы холодоснабжения будет теплота конденсации. Она выбрасывается на улицу, хотя могла бы использоваться для системы отопления или горячего водоснабжения. Похожая ситуация наблюдается и в области систем вентиляции.

«В Европе в этом случае используют взаимную интеграцию различных инженерных систем, позволяющую добиться синергетического эффекта,— в первую очередь в сфере теплоснабжения. Яркий пример — устройство инженерных систем на центральном вокзале в Стокгольме. За счет тепла, выделяемого при работе системы вентиляции вокзала, удалось покрыть львиную долю потребности в теплоснабжении соседнего бизнес-центра. Недостающую мощность получают с помощью солнечных панелей на кровле здания»,— поясняет эксперт.

В целом же большие здания, построенные с применением «зеленых» технологий, в России пока редкость. Но за последний год в ИТМО отмечают всплеск обращений от бизнес-сообщества. Экспертам университета поступают запросы на решения в области энергосбережения при работе с инженерными системами, проведение оценки возможностей снижения энергопотребления при строительстве различных объектов.

Так, например, для «ВТБ девелопмент» специалисты факультета энергетики и экотехнологий проводят оценку снижения энергопотребления зданиями системы здравоохранения и фармацевтической отрасли. Для ряда инжиниринговых компаний — мероприятия по интеграции инженерных систем с целью снижения энергозатрат на предприятиях пищевой промышленности, продуктового ретейла и нефтегазового сектора. «Большой интерес к повышению энергоэффективности и сокращению эксплуатационных затрат говорит о том, что рынок готов к широкому внедрению энергосберегающих технологий»,— заключает Андрей Никитин.

Читать в полной версии

Декарбонизация и сдерживание климатических изменений на первый взгляд кажутся чем-то далеким от строительной отрасли. Однако эксперты уверяют — именно от того, насколько устойчивым в ближайшие годы станет строительство, зависит наше будущее. Ведь в мире на здания приходится до трети выбросов углекислого газа.

Снизить углеродный след законодательно

«Устойчивое строительство» — термин, появившийся в российских реалиях сравнительно недавно, в отличие от Запада, где обеспокоенность высоким углеродным следом, который оставляют здания как на этапе самой стройки, так и в процессе жизненного цикла, заставляет изобретать все новые способы его снижения уже несколько десятилетий.

В конце 2021 года члены Еврокомиссии предложили странам, входящим в ЕС, повсеместно уже с 2030 года применять технологии зеленого строительства, что поможет решить задачу по сокращению выбросов парниковых газов в атмосферу до нуля к 2050 году.

В России также делаются в этом отношении важные шаги. Осенью прошлого года было принято постановление Правительства РФ № 1628, утвердившее Правила установления требований энергетической эффективности для зданий, строений, сооружений и требований к правилам определения класса энергетической эффективности многоквартирных домов, в соответствии с которым всем домам, «построенным, реконструированным или прошедшим капитальный ремонт и вводимым в эксплуатацию», должен быть присвоен класс энергоэффективности от А++ до G.

Энергоэффективность — только часть зеленого стандарта строительства, разработкой которого занимаются Минстрой и «Дом. РФ». В дальнейшем он будет включен в нормативные технические документы. Уже проработана структура стандарта. Он определит требования к расположению здания, установки инженерных систем и использованию стройматериалов с низким углеродным следом. Включение документа в реестры запланировано на 2022 год. По словам замглавы Минстроя Сергей Музыченко, первые дома, спроектированные по новым нормам, появятся ориентировочно в 2023–2024 годах.

Устойчивые запросы

Энергоэффективность лежит в основе многих зеленых стандартов по целому ряду причин, как глобальных (например, сокращение выбросов углекислого газа и сдерживание климатических изменений), так и потребительских (выражающихся в снижении ежемесячных коммунальных платежей). Действительно, чем выше энергоэффективность, тем меньше затраты на эксплуатацию жилья. Пример приводит директор по маркетингу ГК INSIGMA Александр Есипенко. В клубном доме «Тессинский, 1» класс энергоэффективности — А, это означает, что «инженерные решения проекта позволят сэкономить от 40% до 50% тепла и электричества в сравнении со средним значением расходования этих ресурсов в жилых проектах района». По словам Александра Есипенко, это достигается за счет использования качественных материалов и современных технологий. Такой подход позволяет снизить стоимость эксплуатационных расходов, которая, в свою очередь, влияет на разницу в счетах за коммунальные услуги. А она может достигать 20% между домами категорий А и С.

Бережный расход ресурсов ложится в основу более глубокого запроса общества на экорешения. «Здесь играют роль и растущее внимание к вопросам экологии, разумного потребления, и забота о собственном здоровье», — говорит руководитель управления развития продукта и аналитики группы «Самолет» Леон Пряжников.

Примером «экоответственного» проекта можно назвать «Остров» компании «Донстрой», где акцент сделан именно на экологии проживания. При этом девелопер настаивает: выбирающие этот проект клиенты — единомышленники по здоровому образу жизни. «У них есть потребность в экологичном жилье. Во-первых, это требования к локации: жить рядом с парком или другой зеленой зоной сегодня стремится большинство наших покупателей. Во-вторых, требования к качеству строительства — безопасные и экологически чистые материалы при строительстве и отделке, высокий класс энергоэффективности домов, озеленение придомовой территории», — говорит руководитель департамента продаж «Донстрой» Анна Коробкова.

Подтвержденно зеленый

Класс энергоэффективности, как уже говорилось выше, — лишь одна из составляющих экологичного пространства для жизни. Гарантией того, что жилое или офисное здание обладает здоровым микроклиматом внутри и не вредит окружающей среде, сегодня является экосертификация. Линейка сертификатов постоянно расширяется. К уже известным BREEAM и LEED добавились WELL Building Standard, Green Zoom, ECOGREENOFFICE. Появилась национальная система добровольной экосертификации объектов недвижимости «Зеленые стандарты» и в России. Наличие зеленого сертификата для покупателей — гарантия, что их дома будут безопасными, комфортными и «нестареющими». «Сертифицируя наши дома по самому жесткому экологическому стандарту LEED, мы показываем, как проектные решения напрямую связаны с экологичностью пространства для жизни», — говорит Анна Коробкова.

Сегодня реализуется множество сертифицированных проектов. Так, столичный жилой комплекс «Жизнь на Плющихе» первым в России получил золотой сертификат LEED. Застройщик, компания «Донстрой», применял в работе современные природные материалы премиум-класса. Еще один пример зеленой жилой недвижимости среднего сегмента — комплекс «Отрада» в Красногорском районе Подмосковья.

И все же в зеленом топе пока главенствуют нежилые здания. Один из наиболее ярких проектов — петербургская башня «Лахта Центр». По итогам 2019 года она вошла в пятерку самых больших зеленых зданий планеты. Благодаря применению инновационных технологий экологичного строительства комплексу удается достичь экономии до 40% энергоресурсов.

«Продвижение экостандартов со стороны девелоперов повышает доверие потребителей — формируется образ ответственной компании, которая выполняет обязательства в отношении сохранения окружающей среды, предотвращения климатических изменений, эффективности использования ресурсов», — говорит ведущий инженер компании ROCKWOOL Russia Андрей Петров.

Мировая практика показывает, что повышение рейтинга экологичности позволяет увеличить стоимость объекта на 3–9%.

Составляющие стандартов

Получение сертификата процесс сложный. Важной частью оценки зданий являются стройматериалы, получившие экологическую декларацию продукции (EPD). В компании MR Group отмечают, что для получения 1 балла необходимо предоставить 20 верифицированных EPD. (Для того чтобы получить 1 балл по системе LEED, необходимо предоставить 20 EPD (environmental product declaration) на постоянно установленные строительные материалы как минимум от пяти различных производителей. EPD должен быть верифицирован третьей стороной

Объемы материала с EPD, применяемого на проекте, не имеют значения. Так что при выборе материалов EPD является важным фактором и влияет на выбор производителя стройматериалов. Например, применение продукции ROCKWOOL при строительстве (компания получила экологическую декларацию продукции в 2017 году) позволит повысить рейтинг экологичности зданий по LEED и BREEAM. Тепло-, звукоизоляция и огнезащита из каменной ваты ROCKWOOL способствуют получению кредитов в категориях LEED BD+C v4: энергия и атмосфера (ЕА), материалы и ресурсы (МР), качество внутренней среды (EQ). Всего при прохождении сертификации LEED продукция ROCKWOOL позволяет получить до 24 баллов. Окупаемость проекта с использованием экологичных материалов из каменной ваты составит от 3 до 15 лет за счет ресурсосберегающих технологий.

«Наличие зеленых сертификатов у поставщиков и производителей очень важно, более того, это влияет на принятие решения о работе с тем или иным партнером», — отмечает руководитель бизнес-направления «Девелопмент» компании «Донстрой» Андрей Багаев. В «Донстрой», по его словам, существует партнерская программа «ESG-справочник поставщиков» — перечень компаний, обладающих различными зелеными сертификатами, как российскими, так и международными. «Когда мы привлекаем очередного поставщика в свою партнерскую программу, то сами дополнительно проверяем подлинность сертификата. В этом справочнике сегодня уже около 180 компаний. И он является реальным инструментом в нашей работе при выборе строительных, отделочных материалов, инженерии и т. », — рассказывает Андрей Багаев.

Продвижение новых материалов на рынок запланировано и на государственно-поощрительном уровне. Глава «Дом. РФ» Виталий Мутко рассматривает возможность появления поощрительных программ для тех строительных компаний, которые собираются работать по зеленым стандартам, использовать сегодня экологические материалы и новые современные технологии. По его словам, «Дом. РФ» обсуждает тему зеленого кредитования с Банком России.

«Энергоэффективность и экологичность строительства — это тренды, которые будут с каждым годом усиливать свое влияние. И чем раньше самые разные сферы нашей жизни станут переориентироваться на эти новые, ответственные стандарты, тем скорее мы сможем снизить негативное влияние на окружающую среду, а также создать возможность для снижения затрат на обслуживание жилья и для управляющих компаний, и для жителей», — заключает Александр Ручьев.

На сегодняшний день многие страны уделяют внимание вопросу поиска потенциала в энергосбережении, вводят новые стандарты энергоэффективности.

Более половины всех энергоресурсов уходит на потребление компаниями и в связи с этим необходимо налаживать энергоэффективность, в качестве примера возьмем здание.

Технологии позволяют сделать здания энергоэффективным, повысить потенциал энергосбережения. Оптимизация потребления энергии является важным компонентом к сокращению потребления электроэнергии.

В России отношение по энергосбережению и повышению энергетической эффективности регулирует 261-ФЗ от 23. 2009 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности». Целью настоящего закона является создание правовых, экономических и организационных основ стимулирования энергосбережения и повышения энергетической эффективности.

Энергоэффективность зданий по классам

В настоящее время существует семь классов энергоэффективности. Классы обозначаются буквами от «А» до «G», где «А» — самый высокий показатель. Для класса «А» и «В» предусмотрены подклассы «+» и «++»

Информацию по классам можно посмотреть в проектной документации на здание.

Для чего зданию нужен паспорт энергоэффективности

Паспорт энергоэффективности является документом, с помощью которого можно получить разрешение на ввод объекта в эксплуатацию, подтверждает соответствие параметров построенного, реконструированного объекта капитального строительства, в том числе требованиям энергетической эффективности и требованиям оснащенности объекта капитального строительства приборами учета.

Потребности в энергии и потери тепла

При расчете энергоэффективности площадь здания играет ключевую роль, более трети потребления энергии в настоящее время расходуется на здания – на горячую воду, отопление и охлаждение, вентиляцию и освещение. Часто большая часть тепла в помещении все еще проходит через стены, окна, крыши, двери или полы.

Потери энергии в зданиях должны быть изначально ограничены строительной теплозащитой, хорошей изоляцией, хорошими окнами, а также предотвращением тепловых мостов.

Оставшиеся потребности в энергии все чаще будут покрываться за счет возобновляемых источников энергии. Таким образом, здания с почти нулевой энергией должны стать стандартом в будущем.

Для этого, с одной стороны, необходимо значительно снизить потребность в энергии для тепла и холода при строительстве и модернизации. С другой стороны, доля возобновляемых источников энергии должна быть значительно увеличена.

Высокий комфорт для работы и проживания при одновременной высокой энергоэффективности достижим только в том случае, если разумно контролируются технологии отопления, горячей воды, освещения и вентиляции.

Эти элементы управления относятся к условиям здания и поведению пользователей: в идеале здания также будут адаптироваться к меняющимся условиям в будущем с помощью оцифровки и автоматизации – к количеству людей, проживающих в доме, а также к погодным условиям.

Цель-сократить выбросы СО2

Эксплуатация машин и оборудования, теплые помещения зимой и охлаждение летом, освещение, домашние дела для нашей жизни нам нужно много энергии. Энергоснабжение основано на энергоносителях, сжигание которых приводит к выбросам СО2 и сегодня с высокой вероятностью можно предложить, что является причиной быстрого изменения климата.

На примере Германии, которые активно борются с сокращением выбросом СО2 и защитой климата ставят цель сократить выбросы CO2 к 2050 году на 80-95 процентов. Говорят, что к тому времени состав здания будет почти нейтральным по отношению к климату.