нулевая энергоэффективность

5 энергоэффективных домов

Дом должен быть выполнен из качественных и экологически чистых материалов — это один из пунктов философии энергоэффективных домов

Экономичность дома характеризуется не только нулевым потреблением энергии, но и передачей излишков в центральную систему города

Необычный дизайн и конструкция обеспечивают максимально эффективное энергопотребление

BedZED – это большой комплекс домов, строящихся под эгидой трёх нулей

Одна из главных особенностей энергоэффективных домов — наличие солнечных батарей на крыше

Использование зелёных насаждений очень часто используется в активных домах

Дом с нулевым энергопотреблением. Преимущества, что нужно знать; экономим на солнечных батареях: что требуется для сохранения бюджета, первоначальные затраты на дом с нулевым энергопотреблением — читайте в публикации.

Зелёный Маяк — это детище датский архитекторов

Планировки🏠 Как организовать хранение в однушке: 7 примеров и 25 фото для вдохновения

ПланировкиКвартира свободной площади: проекты перепланировки для малогабаритных апартаментов

Также федеральное правительство должно будет сократить выбросы углекислого газа на 65% к 2030 г.

Вашингтон, 9 дек — ИА Neftegaz. Президент США Д. Байден обязал правительство страны достигнуть нулевого уровня выбросов к 2050 г. Президент подписал соответствующий приказ.

Документ опубликован на сайте Белого дома.

Также правительству поручено повысить энергоэффективность федеральных зданий.

Сегодня правительству США принадлежит примерно 600 тыс. автомобилей и 300 тыс. зданий. В год на закупки тратится около 650 млрд долл. США, и эти деньги должны будут использоваться для перехода на достижение нулевого уровня выбросов парниковых газов.

Пока неясно, как на указ отреагирует правительство, в т. республиканцы.

Такие данные банк обнародовал ко Дню нулевой эмиссии, который отмечался 21 сентября.

День нулевой эмиссии (Zero Emissions Day) — международная экологическая дата. В этот день люди и компании по всему миру отказываются от сжигания углеводородов, в том числе для производства электроэнергии, в целях минимизации выбросов парниковых газов.

Сбер, следуя своей политике по устойчивому развитию и цели по достижению углеродной нейтральности по операционной деятельности к 2030 году, планомерно снижает собственное энергопотребление. Так, за 8 месяцев 2022 года Сбер снизил энергопотребление на 7 млн кВт*ч благодаря автоматизации управления инженерными системами. А к концу года, по предварительным расчетам, этот показатель составит 10,3 млн кВт*ч. Доля возобновляемой энергии в 2021 году достигла 22%. Объём поставки зелёной (возобновляемой) энергии на объекты банка в январе — августе текущего года достиг 44,3 млн кВт*ч. По итогам года банк планирует использовать зелёную энергию в объёме 69 млн кВт*ч, что, по предварительным расчетам, сократит косвенные энергетические выбросы CO2 (по Охвату 2) на 4% в 2022 году.

Для повышения энергоэффективности собственных генерирующих мощностей Сбер реконструирует котельные и тепловые пункты — в 2021 году эта программа охватила 68 объектов. Также в 2021 году банк установил в своих зданиях 32 тыс. энергоэффективных светильников. В результате суммарное потребление топливно-энергетических ресурсов с 2018-го по 2021 год в Сбере уменьшилось на 22% — до 7 158 232 ГДж.

При строительстве новых объектов Сбер использует оборудование с высоким классом энергоэффективности (не ниже уровня A) и применяет зелёные стандарты недвижимости LEED и BREEAM. В существующих объектах внедряются системы телеметрии и дистанционного управления, что позволило сократить расходы на электроэнергию на 230 млн рублей в год.

Сбер реализует комплексную программу снижения своего воздействия на окружающую среду включая: 1) снижение использования бумаги (цифровизация) и электроэнергии (внедрение энергоэффективных технологий); 2) переработка и вторичное использование ресурсов; 3) восстановление лесов; 4) экологическое просвещение и приобщение к осознанному образу жизни сотрудников и клиентов.

Благодаря сформированному плану действий за 2019–2021 годы банк сэкономил порядка 2 млрд листов бумаги формата А4. 30% отходов, возникающих в ходе жизнедеятельности Сбера, сегодня направляется в переработку. К 2023 году в результате масштабной лесовосстановительной программы банк планирует посадить 1 млн деревьев, что увеличит возможности российских лесов по поглощению CO2. Для экологического просвещения населения Сбер запустил платформу «Сберегаем то, что любим. Вместе», в том числе рассказывающую о зелёных инициативах, в которых можно принять участие.

Привет, всем уважаемым читателям Хабра!

Я, Шептовецкий Александр, в последнее время профессионально занимаюсь различными вопросами эффективности работы различных LPWAN систем интернета вещей и хотел бы выступить на данной площадке в качестве эксперта в этой области.

В интернете можно найти очень много разнообразной информации о работе LPWAN, но, к сожалению, некоторые очень важные специфические особенности работы LPWAN освещаются самими производителями, заинтересованными показать свою технологию только в лучшем свете. У всех систем объявляется большая дальность работы, все устройства работают 10 лет от батарейки, все обещают беспрецедентную безопасность и надежность системы. Независимые же эксперты как правило просто перепечатывают рекламную информацию в виде сравнительных таблиц с набором самых разных параметров, часто не понимая, что значат эти цифры для потребителя.

Хочу анонсировать серию статей, в которых попытаюсь внести дополнительную ясность в ключевые особенности работы LPWAN систем, энергоэффективность, дальность, время работы от одной батарейки, пропускная способность, безопасность и многое другое. Постараюсь быть максимально объективным.

Первая статья будет посвящена вопросу, что такое энергоэффективность в проекции на NB-IoT решения, в следующих будем обсуждать энергоэффективность безлицензионных решений, проблемы с дальностью, пропускной способностью, безопасностью и некоторые другие аспекты.

Как померить энергоэффективность

При описании LPWAN систем постоянно используется слово энергоэффективность, что же оно означает и можно ли ее померить?

В общем случае, под энергоэффективностью понимают эффективное расходование энергии батарейки и обозначают ее как потенциально возможное время работы датчика от батарейки. Почти все производители LPWAN систем обещают до 10 лет работы от батарейки, можно ли им доверять?

Посмотрим, как определяется понятие энергоэффективность в рекомендациях международного союза электросвязи. В разделе общие положения МСЭ-T L. 1310 определено, что «показатель энергоэффективности обычно определяется как отношение между функциональной единицей и энергией, требуемой для вырабатывания функциональной единицы».

Основная задача LPWAN систем это доставка на сервер коротких сообщений от датчиков, поэтому, за функциональную единицу правильно принять именно «переданное сообщение». В таком случае, в качестве параметра энергоэффективности при использовании радиоканала можно принять количество энергии, затраченное на отправку одного сообщения.

Энергоэффективность — величина обратно пропорциональная энергии, затраченной на передачу одного сообщения.

Необходимо обратить внимание на следующий факт, что энергия, затраченная на передачу сообщения зависит от времени в эфире и мощности передатчика. На фиксированную дальность можно передать быстро и с большой мощностью, а можно медленно с маленькой и затратить на это одинаковую энергию. Уменьшение скорости для увеличения дальности обычно требуется в случае ограничения мощности передатчика.

Рисунок 1. Позиционирование LPWAN

В интернете постоянно попадается картинка из трех кругов со следующим комментарием: «Любые существующие беспроводные технологии передачи данных обладают такими характеристиками как дальность, скорость и энергоэффективность. Причем одновременно можно соответствовать лишь 2-м из 3-х.

Более точным комментарием будет: «Увеличение любого одного или двух из этих трех параметров возможно только за счет уменьшения оставшихся, их произведение остается постоянным».

Энергоэффективность х Площадь покрытия х Скорость = Constant

LPWAN датчики как правило питаются от 3,6 В литиевой батарейки, энергию которой принято определять в милиампер-часах (мАЧ), поэтому, удобнее всего энергию сообщения будет считать в микроампер-часах (мкАЧ). Например, на стандартное короткое сообщение LoRaWAN, длительностью 1,6 секунд расходуется 20 мкАЧ энергии батарейки, что позволяет в предельном случае отправить до 100 тысяч сообщений от стандартной батарейки емкостью 2000 мАЧ. У SigFox с энергетикой дело обстоит хуже, там сообщение повторяется три раза и длится в эфире 6,2 секунд и потребляет 78 мкАЧ (реальные испытания компанией Rohde & Schwarz показали, что в реальности потребление даже выше — 106 мкАЧ, можно убедиться в этом в отчете). Это значит, что если энергия тратится только на передачу регулярных сообщений, то батарейка у SigFox разрядится в 3,8 раза быстрее, чем у LoRaWAN устройства! Эта разница существенна! Там, где одно устройство проработает от одной батарейки более трех лет, другое не проживет и года!

Энергоэффективность нельзя сравнивать для систем с разной дальностью работы. Попробуем, например, оценить энергоэффективность датчика с Bluetooth каналом. BLE маячок мощностью 0dBm с короткими сообщениями тратит на передачу с периодом 1 раз в секунду около 7 мкА, это говорит о его беспрецедентной энергоэффективности. От литиевой батарейки 1000 мАЧ он проработает до 15 лет, и передаст более 470 миллионов сообщений, потратив на каждое только 2,1 нАЧ!

Bluetooth может передать от одной батарейки в десятки тысяч раз больше сообщений, чем LoRaWAN или SigFox

Теперь посмотрим на NB-IoT.

В первую очередь прояснить вопрос энергоэффективности NB-IoT меня заставило распространенное утверждение, что NB-IoT — LPWAN решение от сотовых операторов полностью вытеснит другие LPWAN решения, которые работают в безлицензионном диапазоне частот, такие как LoRaWAN, SigFox и т. Давайте посмотрим, как обстоит дело с ключевым LPWAN параметром — энергоэффективностью NB-IoT.

Требования стандарта 3GPP рассчитаны на то, что NB-IoT устройства будут работать от батарейки десять лет. К сожалению, реальных практических исследований в этой области очень мало. Я обратился к некоторым производителям GPS трекеров в России, которые реально используют NB-IoT и получил ответ, что по их данным: «NB-IoT действительно обеспечивает большую зону покрытия, но добиться значительного уменьшения потребления связи для передачи коротких сообщений им не удается», по их опыту потребление 2G модуля, в среднем, менее чем в 2 раза превышает потребление NB-IoT модуля. То есть NB-IoT получается выигрывает по энергетике у решений 2G не более чем в 2 раза. Выдающимся этот результат явно не назовешь, почему так получилось?

Для прояснения этого вопроса пришлось изучить последние зарубежные исследования в этой области, и вот краткий результат. В отличие от большинства своих конкурентов, NB-IoT появился не с чистого листа, он является модификацией LTE, из которой он наследует многие особенности, определяющие его критические характеристики — энергопотребление, надежность и другие.

Результаты исследования NB-IoT показывают, что его производительность — с точки зрения энергии, в идеальном случае — сопоставима с LoRaWAN. В реальности же наблюдается очень высокий разброс характеристик расхода энергии на одно сообщение от конечного устройства ( данные взяты из публикации «Exploring the Performance Boundaries of NB-IoT»).

Рисунок 2. разброс энергии на передачу данных в зависимости от режима работы

Рисунок 3. Соотношение сигнал/шум

Энергоэффективность NB-IoT обеспечивается установкой соответствующих параметров конечного устройства и установками операторов сети для режима сохранения энергии PSM. На рисунках 2 и 3 ( данные взяты из публикации «Exploring the Performance Boundaries of NB-IoT») приведены примеры разброса энергии, затраченной конечным устройством в зависимости от устройств в сетях разных операторов и при разных уровнях принимаемого сигнала.

Нельзя забывать, что в NB-IoT энергия тратится не только на саму передачу информации, но и на некоторые другие специфические процедуры, присутствующие в протоколах сотовой связи и унаследованные от LTE и 5G, такие как присоединение и синхронизация с сетью, обмен ключами и шифрование данных.

Вопросы дополнительного потребления NB-IoT устройств подробно рассмотрены в отчете «Narrowband IoT Device Energy Consumption Characterization and Optimizations».

Структура безопасности, используемая в NB-IoT, унаследована от сетей 4G и 5G и обеспечивает процессы фактической аутентификации между устройством и сетью, установление контекста безопасности устройства (SC), который должен быть использован в последующих сообщениях для обеспечения целостности и конфиденциальности данных.

Рисунок 4. Доля времени, потраченного на различные операции в рабочем состоянии (кроме IMSI шифрования).

Сеть может запрашивать у устройства повторную аутентификацию сколь угодно часто, даже если устройство уже подключено к сети. В некоторых случаях сеть даже обязана удалить SC устройства и запросить повторную аутентификацию при следующем подключении устройства (например, во время процесса TAU).

Устройства NB-IoT потребляют энергию в любом из трех состояний: легкий сон, глубокий сон и работа. Состояния легкого и глубокого сна соответствуют состояниям ожидания и PSM 3GPP, когда устройство потребляет мало энергии или почти не потребляет. Рабочее состояние — это состояние, во время которого устройство генерирует данные и общается с сетью и потребляет энергию на процесс установления соединения (RA), процесс присоединения, обмен данными (включая любые требуемые запросы на планирование, прием контрольных данных, шифрование / дешифрование), IMSI дешифрование и активное ожидание. При этом надежные механизмы шифрования могут быть очень энергозатратными и существенно повлияют на время автономной работы устройства.

Потребление энергии в рабочем состояние может быть на порядки больше, чем два других состояния. Фактически потребление энергии для передачи данных и прием на порядки ниже, чем при оперативном выполнении функций RA, Attach и Active Waiting.

Кроме того, NB-IoT определяет три возможных уровня связи, нормальный, надежный и экстремальный, в которых используют разные количество повторов (до 128 и 2048 повторов для восходящей и нисходящей линии связи соответственно).

На рисунке 5 приведены расчеты потребления конечных устройств для 10 лет непрерывной работы взятые из отчета «Narrowband IoTDevice Energy Consumption Characterization and Optimizations». Следует отметить, что у стандартной литиевой батарейки емкостью 1 000 мАЧ соответствует энергии около 12 КДж.

Рис 5. Энергия на периодическую передачу данных в зависимости от качества покрытия (normal, robust, extreme). Устройство A — GPy от Pycom, B — BC95 от Quectel, C — SARA-N2 от Sodaq.

Графики на рисунке 5 показывают очень большой разброс потребления в зависимости от качества покрытия сети и типа NB-IoT устройства. Действительно, если устройство передает один раз в сутки и находится в зоне качественного приема, то его потребление за 10 лет может составить от 5,5 до 55 кДж — в зависимости от установок сети, типа и качества программы устройства. Это соответствует емкости литиевой батарейки 3,6 вольт от 460 до 4 600 мАЧ. Как видим, условие десяти лет работы от батарейки выполняется, но! только в идеальных условиях! В зоне среднего уровня качества связи для передачи сообщений раз в сутки потребуется уже емкость батарейки от 1 700 до 6 700 мАЧ. При этом, для передачи сообщений раз в час в течение 10 лет в зоне среднего качества покрытия понадобится неимоверно «большая» литиевая батарейка емкостью до 150 000 мАЧ.

Сравнение энергоэффективности NB-IoT с безлицензионными системами получается явно не в пользу NB-IoT. Только в идеальных условиях: условиях высокого качества приема, правильно установленных оператором параметров сети, можно добиться результата не хуже, чем у безлицензионных решений. В зоне среднего качества покрытия ситуация будет другой, она отражена в таблице ниже:

ПараметрNB-IoTLoRaWANSigFoxЭнергозатраты на сообщение с полезной нагрузкой 2 байта*400 мкАЧ29 мкАЧ128 мкАЧКоличество сообщений от литиевой батарейки емкостью 2 АЧ5 00070 00015 600Срок жизни КУ на передачу раз в 10 минут от батарейки 2АЧ1,1 мес1,3 года3,5 месСрок жизни КУ на передачу раз в час от батарейки 2АЧ6,8 мес7,8 лет1,8 лет

*- для NB-IoT взята оценка энергозатрат на одно сообщение в режиме передачи раз в час в условиях среднего качества покрытия по результатам исследований в работе «Narrowband IoT Device Energy Consumption Characterization and Optimizations», для лучшего типа конечного устройства (устройство С). Методика расчета значений энергоэффективности безлицензионных решений, отраженных в таблице, будет приведена в следующей статье.

• Энергоэффективность различных LPWAN проще измерять в милиджоулях или микроампер-часах, затраченных на передачу одного стандартного сообщения.
• Время работы от одной батарейки у различных LPWAN систем может отличаться в разы и определяется количеством переданных сообщений (как правило это десятки-сотни тысяч сообщений от батарейки).
• Датчики на NB-IoT будут обладать очень большим разбросом потребления в зависимости от производителя, рабочей сети и условий эксплуатации. Один и тот-же датчик в одних условиях проживет 10 лет, а в других не протянет и пару месяцев.

Получается, что датчики NB-IoT, несмотря на то, что они работают на выделенных частотах, в реальных условиях массового применения будут проигрывать в энергетике малопотребляющим LPWAN решениям, работающим в безлицензионном диапазоне частот.

Энергоэффективный дом — каков он? Представьте себе сельский или городской жилой дом, который потребляет очень малое количество энергии, сам её производит, обеспечен горячей водой и не теряет тепло. Первый такой демонстрационный дом в Узбекистане построен на средства ПРООН и ГЭФ в Нурафшане.

Энергоэффективный дом в Нурафшане.

Как выглядит и чем оборудован дом с практически нулевым энергопотреблением? Первый такой демонстрационный дом в Узбекистане построен в махалле «Ёшлик» города Нурафшана Ташкентской области.

Дом построен на средства Программы развития ООН и Глобального экологического фонда. Строительство велось с прошлого года и окончено 1 мая. Рассмотрим в подробностях детали дома.

Статья 2 директивы Евросоюза об энергоэффективности зданий говорит, что практически нулевой или очень малый объём необходимого энергоснабжения должен обеспечиваться за счёт значительного объёма энергии, генерируемой при использовании возобновляемых источников, включая энергию, производимую при использовании таких источников непосредственно на самом доме или в непосредственной близости от него.

Теплоизоляция наружных стен, полов и крыши этого здания обеспечивает высокую тепловую защиту, что значительно снижает потребление энергии по сравнению с обычными неизолированными домами.

Комфорт в доме обеспечивается благодаря «зелёным» материалам, оборудованию и техническим решениям, поддержанию оптимальной температуры зимой и летом. Экологическая устойчивость дома в том, что он снижает углеродный след путём сокращения выбросов парниковых газов.

Дом имеет следующие характеристики:

• уменьшенное энергопотребление;
• высокоэффективная оболочка здания;
• правильное проектирование систем отопления, вентиляции и электроснабжения;
• производство энергии на объекте.

Оптимизированное расположение здания

Здание спроектировано таким образом, чтобы добиться максимального поступления тепла от солнечного света зимой и минимизировать это тепло летом.

Тепловые насосы «воздух-вода» — это экономичное и энергоэффективное решение для отопления современных и старых домов. Данный вид системы отопления помогает снизить затраты на электроэнергию, обеспечивая более чистую и устойчивую форму тепла.

Аккумуляторы для солнечных батарей установлены в непосредственной близости от дома.

• Гидрофил-гидроизоляционный материал с защитным слоем фольги 3 мм.
• Стекловата для утепления толщиной 150 мм.
• Пароизоляционная плёнка повышенной прочности толщиной 2 мм.

На ней установлены солнечные тепловые панели для горячей воды.

Смонтированы на крыше, вырабатывают 15 кВт энергии, достаточной для обеспечения всех потребностей дома.

Избыточная энергия от фотоэлектрических панелей продаётся местной электросети.

В стену здания вмонтирован вентилятор с рекуперацией тепла (рекуператор).

Правильный размер, ориентация и использование стеклопакетов с тройным остеклением с более низким коэффициентом теплопроводимости уменьшают потери тепла и увеличивают солнечное поглощение.

• Тепло- и звукоизоляция из минеральной ваты толщиной 100 мм.
• Ветрогидрозащитная мембрана — ветробарьер толщиной 2 мм.
• Вентилируемый зазор — 40 мм.
• Фиброцементные плиты — 6 мм.

• Экструдированный пенополистирол толщиной 75 мм.
• Гидроизоляция в два слоя гидростеклоизолом толщиной 5 мм.

Инфографика подготовлена совместным проектом ПРООН и Министерством строительства Узбекистана «Содействие в развитии строительства энергоэффективного сельского жилья в Узбекистане» при грантовом финансировании Глобального экологического фонда.

«Экодевелопмент в России сейчас находится в самом начале своего пути — там, где Европа была 20-30 лет назад. Нам предстоит пройти долгий путь. Но просто копировать зарубежную практику и реализовать ее на русской почве невозможно. Законодательная среда в части зеленых технологий и обращения с отходами в России и странах Запада очень отличается. Кроме того, и у них, и у нас, есть много разных вопросов, в том числе нерешенных.

Сегодня энергоэффективность, экологичность, безопасность — растущие тренды. Они уже имеют маркетинговый эффект и помогают продавать девелоперские продукты. Мы наблюдаем изменения в мышлении людей. Все больше клиентов начинают задумываться: насколько принимаемые ими решения экологичны? Какие у них есть риски? Насколько они безопасны? Как повлияют на жизнь будущих поколений?

«Для развития экодевелопмента необходимы совместные усилия»

Денис Романов, управляющий заводом ROCKWOOL в Выборге — о проектах по снижению углеродного следа и важности комплексного подхода в работе со строительными отходами.

Многие начинают считать, сколько энергоресурсов они потребляют, и как можно сократить их использование. Тренд на энергоэффективность сейчас имеет самый широкий охват, самую большую популярность и все активнее используется девелоперами. Мы в рамках этого тренда запустили проект по реновации административного корпуса на своей промышленной площадке. Его цель — снизить потребление всех энергоресурсов на 75% от уровня 2018 года.

Помимо этого, мы наблюдаем, как растет спрос внутри самих компаний на ответственное отношение к окружающей среде и снижение углеродного следа. У нас как у производителей есть своя стратегия. К 2034 году компания ROCKWOOL ставит целью снизить углеродный след на 34% на всех стадиях жизненного цикла каменной ваты: от добычи сырья и производства до переработки и утилизации. Да, это амбициозная задача, но мы готовы к ее реализации.

Например, у нас на заводах действует принцип «нулевой отходности» – все отходы от производственного процесса, включая упаковочные материалы, либо возвращаются в процесс, либо отправляются на переработку.

«Экодевелопмент в России сейчас находится в самом начале своего пути — там, где Европа была 20-30 лет назад. Нам предстоит пройти долгий путь. Но просто копировать зарубежную практику и реализовать ее на русской почве невозможно».

управляющий заводом ROCKWOOL в Выборге

Нужно концентрироваться на планомерной совместной работе. Внимательно относиться не только к системам, которые расположены внутри дома, но и дисциплинированно работать над тем, что выгружается на полигоны. Необходимо вести комплексную работу со строительными отходамии, заниматься межотраслевой синхронизацией усилий.

Чтобы помочь застройщикам включиться в этот процесс, в конце 2020 года мы запустили на заводе в Выборге проект «Вторая жизнь» по переработке обрезков фасадных и кровельных теплоизоляционных плит, образующихся в процессе монтажа, а также уже отслуживших материалов. Обрезки мы перерабатываем, а после возвращаем в процесс. Цель компании в данном направлении – сократить количество отходов на полигонах, а также предложить качественную и удобную услугу клиентам. Кроме того, наличие у продукции ROCKWOOL сертификата EPD, подтверждающего экологичность материала на протяжении всего жизненного цикла продукта, помогает девелоперам получить дополнительные баллы при прохождении экологической сертификации объектов.

На сегодняшний момент мы работаем по программе рециклинга на постоянной основе в Ленобласти, запустили тестовую переработку в Московской области и других регионах России. Мы видим большой интерес у застройщиков к проекту и считаем, что только такими совместными усилиями мы придем к тому, что строительство домов станет экологичнее».

«К 2034 году компания ROCKWOOL ставит целью снизить углеродный след на 34% на всех стадиях жизненного цикла каменной ваты: от добычи сырья и производства до переработки и утилизации. Да, это амбициозная задача, но мы готовы к ее реализации».

«У нас на заводах действует принцип «нулевой отходности» – все отходы от производственного процесса, включая упаковочные материалы, либо возвращаются в процесс, либо отправляются на переработку».

Это важно, поскольку в одиночку застройщик не может снизить выбросы CO2, он не работает с углеродным следом от производства строительных материалов. При строительстве дома можно заложить самые современные энергоэффективные решения, но, если при производстве кирпича выделяется столько же СО2, сколько и 100 лет назад, мы никогда не достигнем этого глобального снижения.

Введение

SCIP имеет много преимуществ, но прежде всего это большой разговор об энергоэффективности. В разные времена род людской сталкивается с всякими вызовами. Сегодня, в плане материального обеспечения человека, главным вызовом является ЭНЕРГЕТИКА, на решении проблем в которой человечеству предстоит сосредоточить основные интеллектуальные и материальные ресурсы. Перед тем как перейдём к энергоэффективности панелей, кратко о ситуации в современной энергетике и причинах применения новейших энергопассивных домостроительных технологий.

Энергия — основополагающий ресурс, любое наше действие связано с её затратами. Благодаря энергии мы в состоянии сделать шаг, добыть пищу и всё необходимое. Но в отличие от личной энергии, газ, нефть, уголь и электроэнергия — исключительно материальное вещество, которое нужно найти, извлечь, доставить и сжечь. Многие всемирно известные ученые, с цифрами на руках бьют тревогу — полезные ископаемые, благодаря которым мы отапливаем жильё, подогреваем воду и готовим еду — заканчиваются, а те что извлекаются, расходуются крайне нерационально.

Мы выкачали половину всего мирового запаса нефти — ту половину, которую было легко добыть, ту половину, которая была получена наиболее экономичным путем, ту половину, что имела самое лучшее качество и была самой дешевой в переработке. Большая часть оставшейся нефти выходит в форме высокосернистой сырой нефти которую трудно переработать, либо битуминозного песка и нефтеносного сланца, чтобы их разжижить для последующей очистки, необходимы дополнительные расходы нефти.

Да, есть нефть в Арктике и глубоко в недрах Мирового океана. Но качать в этих труднодоступных местах настолько сложно энергетически, что просто нерационально — если на добычу 1 барреля нефти тратится такой же 1 баррель нефти, то какой в этом смысл? И полное сумасшествие тратить 2 барреля чтобы добыть 1 баррель. Очевидно, что значительное количество оставшейся нефти не будет добыто никогда.

Рост себестоимости производства энергии происходит на фоне истощения полезных ископаемых и роста энергопотребления, опережающего рост численности населения. За последние 25 лет энергопотребление выросло на 50%, из которых 80% приходится на ископаемое топливо. Подобно наркоману, цивилизация сидит на игле углеводородов, и за последние 20 лет употребила энергоресурсов больше, чем за всю свою историю существования.

«Идеальный шторм двинулся в нашу сторону — неуклонное повышение мирового спроса на нефть вздымается над все более ограниченными поставками извлекаемых запасов нефти» — бъет тревогу William Chameides, д. , профессор Экологических наук, Университет Дюка.

Нефть относится к невозобновляемым ресурсам, она заканчивается, её добыча дорожает. Ситуацию осложняет то, что потребности населения растут, а вместе с ними растёт и потребление нефти. Растёт и само население. Анимация от Post Carbon Institute суммирует и наглядно показывает всю сложность современной ситуации с природным ископаемым в мире. Если вам не удобно на англ. языке тут подсказка

Большинство россиян считают, что пока в мире дорогой газ-нефть-уголь, в России будет всё хорошо. Но это не так — извлекать их из недр стало трудно и дорого, и именно из-за этого ожидают Россию проблемы, а не из-за истощения недр. 40 лет назад плата за отопление жилья была 1% бюджета семьи, сегодня — десятки процентов. Люди уже покидают жилье или отказываются от отдельных помещений, не в состоянии оплатить отопление, появились термины «топливная бедность» (fuel poverty), «нормирование энергии» (energy rationing) и др.

«Значительной статьей расходов россиян является плата за услуги жилищно-коммунального хозяйства. Для многих россиян оплата коммунальных услуг составляет существенную часть семейного бюджета, и даже небольшой рост тарифов может ощутимо отразиться на уровне благосостояния», сообщает РИА Новости (2020).

Доказательства будущего роста цен на энергию? Глава Минэнерго РФ Н. Шульгинов в интервью «Коммерсанту» (10. 2021) назвал стоимость бензина искусственно заниженной. «Я должна быть честной в ответах, мы живём в рыночной экономике, не надо представлять что в Правительстве диктуют какие должны быть цены» — объясняет председатель СФ РФ В. Матвиенко (прессконф. 2021 г. Вспыхнувшие в Казахстане массовые протесты из-за 2-х кратного повышения цен на газ, на что министр энергетики Мирзагалиев заявил, что «есть законы рынка, которые никто не отменял».

Без теплоэнергии нам нельзя, в большей части России жилые дома отапливаются в течение 7-8 месяцев. Эпоха дешёвого топлива закончилась, поэтому нам нужны здания с высокими энергоэффективными свойствами.

2022 год мы начинаем с энергетического кризиса в Европе и Китае, которого не было 50 лет. Куда утекает энергия? По данным ООН, примерно 40–50% годового мирового энергоснабжения потребляется строительным сектором.

Международное энергетическое агентство IEA подсчитало, что на здания приходится более 1/3 мирового спроса на энергию. При этом на отопление и охлаждение помещений приходится 33% этой энергии, а в холодном климате показатель увеличивается до 50%. Они прогнозируют, что к 2060 году общемировой спрос увеличится на 30%, достигнув общей потребности 160 эксаджоулей.

По данным EEBA, в Америке более половины годового потребления энергии домохозяйств приходится на отопление и кондиционирование воздуха, и большая часть энергии теряется из-за утечки тепла. В зависимости от типа, от 20 до 50% энергопотребления зданий Великобритании используется для отопления помещений. Генеральный директорат энергетики Европейской комиссии подсчитал, что на отопление и охлаждение приходится не менее 40% конечного потребления энергии в ЕС (2020).

Энергетика тесно связана с теплотехникой, поэтому во всех странах существуют нормативные требования к теплозащите, которые отличаются в зависимости от климатических условий и государственной политики в области энергосбережения. В связи с ростом цен на тающие невозобновляемые ресурсы (нефть, газ, уголь), нормативы потребления энергии зданиями в развитых странах постоянно уменьшаются, а требования к уровню теплозащиты увеличиваются.

«Проблема энергии может создать серьёзные трудности, а может быть, и поставить границы для развития человечества на Земле. Не нехватка, а избыток энергии расходуемой на планете, может привести к такой ситуации» — считает академик Е. Фёдоров и указывает на необходимость осуществления ресурсного и технологического перехода уже в этом веке.

Согласно приказу Минстроя РФ № 1550 удельная характеристика расхода тепловой энергии отопление и вентиляцию с 1 января 2023 г. должна уменьшиться на 40% и далее на 50% с 1 января 2028 г. Можно предположить, что в дальнейшем этот процент будет возрастать. Новостройки обязаны иметь более низкий расход потребления системами отопления и кондиционирования, и строители могут это сделать без ущерба для прибыли. Наоборот, с новыми топливопассивными продуктами легче получить главный ресурс на рынке — привлекательность и уникальность. Нельзя строить любую дрянь за которую платят деньги, эта недвижимость десятилетия будет отравлять жизнь людей, вампирически пить энергию, высасывая жизнь из экономик домохозяйств и государства.

Энергоэффективность в приоритете

Энергетические характеристики зданий напрямую связаны с потреблением энергии, поэтому в условиях нарастающего энергодефицита, повышение энергоэффективности зданий должно стать одним из главных приоритетов правительств. И мир активно движется в этом направлении. Уже сегодня мы в состоянии технологически и технически строить здания, которые будут потреблять очень небольшое количество энергии.

ДОМА С НУЛЕВОЙ ЭНЕРГИЕЙ

В 2014 году, Южнокорейское Министерство земли, инфраструктуры и транспорта (MOLIT), совместно с Министерством торговли, промышленности и энергетики (MOTIE) в свою политику ввели концепцию зданий с нулевой энергией. Они ожидают, что к 2025 году здания с нулевой энергией сократят общее потребление энергии в стране на 90% по сравнению с обычными зданиями.

Зелёное строительство это не об экологии. От использования углеводородов европейцы хотят уйти не потому, что сгорая те загрязняют атмосферу и портят экологию, и даже не потому что цены бьют рекорды, а потому что в Европе их просто нет — они импортные. Импорт энергоносителей, как и любого другого товара может прерваться в любую минуту по тысяче и одной причине. Отсюда переход от ископаемого топлива к низкоуглеродному отоплению, строительству не нуждающихся в топливе пассивных домов и реконструкция старых. Так что «Эко» не доминирующий мотив, а лишь позитивное следствие уменьшенного энергопотребления. Цель — жизнестойкость, рост экономической независимости и автономности, мы это писали задолго до 24. 2022 г.

Строительная отрасль любой страны нуждается в энергоавтономных домостроительных продуктах не из-за угрозы «парникового эффекта», а от практичного желания сократить расходы на отопление и кондиционирование. Рост цен и тарифов — это главное что беспокоит людей сегодня, но в России строители не спешат изменять свои представления о строительных конструкциях и продолжают навязывать бюджетам «энергодырявые» оболочки зданий (внешние стены, крыша, пол, окна и двери). Вместо распространения адекватных времени продуктов, 98% девелоперов дрейфуют полумерами, продолжая застраивать территории энергозатратными, а завтра и вовсе бесполезными для жизни домами. Они строят нестабильный, опасный мир. Ваш стартап-проект с технологией SCIP, которая является ответом на возросшую потребность в максимальной экономии энергии, может получить выгоду из этой ситуации. Это будет хороший бизнес.

КОМПЛЕКС ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ МЕР

• Супертеплозащитные свойства непрерывной теплоизоляционной оболочки от фундамента до конька крыши. Увеличение толщины изоляции — один из самых эффективных подходов к снижению потребности домашних хозяйств в энергии и продлению периодов теплового комфорта, создаваемого системами отопления и охлаждения. Познакомьтесь с вариантами современных теплоизоляторов используемых в SCIP ниже. Чаще других применяется пенополистирол (EPS), для внешних оболочек пассивного дома его толщина составляет 250-350 мм.
• Устранение всех тепловых мостов структурных элементов сплошным слоем изоляции.
• Высокие теплоизоляционные характеристики окон и дверей. Окна: трехкамерный стеклопакет с газом, минимум два энергостекла.
• Максимальная воздухонепроницаемость конструкции, включая герметичные окна и двери, а также герметичные стены, полы и крышу. Протечки воздуха через щели и стыки проверяется с помощью теста дверь-вентилятор, конструкция не должна превышать 0,6 воздухообмена в час при 50 Па.
• Эффективное использование внутреннего тепловыделения в зданиях, использование тепловой массы внутри здания как пассивно, использованием материалов с высокой удельной теплоёмкостью и плотностью (бетон и тяжелый кирпич), так и активно, с помощью циркуляции горячей или холодной воды в жб плитах и панелях (TABS), интеграцией в конструкции материалов с фазовым переходом (PCM).

Многие удивляются, что можно спроектировать и построить дом так, чтобы он сам, с минимумом нагревательных и при полном отсутствии охлаждающих систем обеспечивал бы тепловой комфорт без вмешательства электроники, естественным путём, благодаря законам природы. Построить и эксплуатировать такой дом просто, если вы выполняете вышеперечисленный комплекс мер, например, с помощью домостроительной технологии SCIP.

Энергопассивный дом

Заказчику чужды технические аспекты строительных конструкций, сделать правильный выбор им трудно и строители этим часто пользуются. Доверяя эмоциям, своему «Я» и человеку назвавшемся строителем, заказчики снимают с себя ответственность за изучение «семь раз отмерь». Но если срок носки джинсов всего пару сезонов и они дешевы в покупке и эксплуатации, то недвижимость всегда подразумевает значительные инвестиции.

Вследствие применения вчерашних технологий и материалов, в стоимости всего жизненного цикла здания (30-50 лет), основные издержки пользователя приходятся на его эксплуатацию — до 80% от тех стандартов которые можно использовать (см. выше). По данным международного концерна Bayer Group, на этап проектировки, строительства и оборудования здания — приходится не более 17% (2011).

Жильё эксплуатируется в течение длительного периода времени, поэтому дома как продукты отличаются от продуктов предлагаемых на других рынках. В помещениях мы проводим большую часть своей жизни, нам не безразличен микроклимат в помещениях — конструкции зданий должны соответствовать целому ряду условий и стандартов, где каждый из которых является ценностью: экономия энергии и удержание тепла, здоровая окружающая среда, пожаробезопасность, звукоизоляция, сейсмостойкость, капитальные затраты на возведение и поддержание в должном состоянии конструкций, сроки строительства и др. SCIP идеально удовлетворяет ВСЕМ этим требованиям.

SCIP даёт высокий пользовательский стандарт — комфортное, безопасное, недорогое в обслуживании здание, с улучшенным тепловым комфортом. Энергетические характеристики SCIP-здания выше многих других стеновых систем, деньги, которые вы вкладываете в обогрев и охлаждение помещений, гарантировано остаются в ваших помещениях за счёт непрерывной термоизоляции высокого сопротивления; пассивной аккумуляции тепла; высокой герметичности конструкции (монолит); и отсутствия мостов холода.

Современным кондиционерам и холодильникам надо 20-30% от той электроэнергии, что они потребляли 25 лет назад. Системы коммерческого освещения эффективнее старых на 80-90%, промышленные двигатели экономичнее на 50%. Экономичные в эксплуатации новые технологии жилья тоже существуют.

Если ваш SCIP-дом построен с пенополистиролом толщиной 250-350 мм, в зимнее время энергия отопления используется эффективно и оптимально, внутри помещений сохраняется теплый воздух, дом остывает очень медленно (1-2 °С в сутки). В летние месяцы уменьшается дискомфорт благодаря прохладному воздуху, кондиционер часто не нужен.

Ниже вы видите концепцию современного энергопассивного дома (PH, Passive House, Passivhaus, Passive Solar Design, PSD), которая ломает старые парадигмы непродуктивности и расточительства. Её основные элементы: толстый слой теплоизоляции (250-350 мм) по всему контуру здания; трёхкамерный стеклопакет с криптоном или аргоном и минимум двумя энергостёклами; и система вентиляции с рекуперацией тепла. В 2021 году PH отметил своё 30-летие.

По сравнению с обычными зданиями, соответствующим текущим строительным нормам России, эта конструкция экономит 60-80% энергии на отопление и охлаждение. Стандарт предусматривает, что в доме должно использоваться менее 1,5 л масла или 1,5 м³ газа для отопления 1 м² жилой площади в течение года, в Германии этот дом потребляет менее 15 кВт*ч/м²год. По словам основателя PH проф. Wolfgang Feist, изначально здание было разработано для климата средней и северной Европы, поэтому нормально, если в климате России PH будет потреблять 30-35 кВт*ч/м² у. в год.

Концепция современного энергопассивного дома сверхнизкого энергопотребления Passivhaus. Первый пилотный пассивный дом был построен в Дармштадте в 1991 г. С тех пор тысячи пассивных домов были построены по всему миру и сертифицированы во всех климатических зонах. В 2010 году была создана Международная ассоциация пассивных домов (iPHA), глобальная сеть заинтересованных сторон пассивных Домов, представляющих 22 региональных IPHA. Открыть изображение в новом окне

На фото процесс строительства генподрядчиком самого популярного в США сайта для домовладельцев и профессионалов строительства houzz. com Sierra Sustainable Builders, регулярно получающего высшую награду Best of Houzz (2021, 2019, 2016). Компания строит экологически чистые и долговечные энерго-пассивные дома по технологии SCIP, в стенах EPS 150-300 мм. Она была создана 20 лет назад, когда её основатели полностью разочаровались в типичном расточительном и неэффективном подходе к строительству. Хотите быть №1?

Фотография процесса строительства в зимнее время по технологии несъемной опалубки SCIP компанией Sierra Sustainable Builders (США). Комбинированное строительство: стеновые панели из несъемной опалубки, кровля из дерева. Увеличенную фотографию открыть в новом окне

О составных теплового комфорта человека в помещении (температура воздуха, температура излучения, скорость метаболизма, изоляция одежды, скорость воздуха и влажность), см. в национальном стандарте США ANSI / ASHRAE 55-2020: «Температурные условия окружающей среды для проживания человека».

Если вы строите дом с толстым слоем теплоизолятора в США, кроме всего вышеперечисленного, вы можете получить выгоду от коммунальных, местных и государственных компаний: налоговые вычеты, налоговые льготы, гранты, ссуды, скидки и другие финансовые стимулы использования энергоэффективных домов и зданий. В южной Калифорнии 169 таких программ, в северной Миннесоте 140, подробнее тут. Хронология строительства энергопассивных домов в США тут.

ЛЁГКАЯ СЕРТИФИКАЦИЯ PASSIVHAUS

Для сокращения энергозатрат правительства стран и другие заинтересованные органы ввели концепцию структур оценки устойчивого проектирования, которые используются для обеспечения устойчивого проектирования и строительства построенных инфраструктур, к которым относятся:

• Метод экологической оценки BREEAM (Англия),
• Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании LEED (США),
• Комплексная система оценки эффективности застроенной окружающей среды CASBEE (Япония),
• Комплексная схема оценки экологической эффективности CEPAS (Гонконг),
• GBC Brasil Reference House (Латинская Америка),
• Немецкий совет по устойчивому строительству DGNB (Германия),
• Стандарт Passivhaus (Германия) и др.

Если вашим клиентам важна энергетическая сертификация зданий, SCIP позволяет получать экологические сертификаты, например, европейский сертификат класса А, вплоть до максимального энергетического рейтинга A4, сообщает SCIP Nidyon (Италия), причём без дополнительных затрат.

Испанская франшиза Emmedue MK2 объясняет, что SCIP «облегчает получение сертификата Passivhaus, который официально признает экологическую устойчивость вашего дома, документа, который с каждым днём пытается получить всё больше людей во всем мире, поскольку это имеет множество положительных последствий».