Экологическая архитектура устойчивого развития
Пять лет назад в Рио-де-Жанейро мировым сообществом была принята Повестка действий на XXI век. Суть документа в следующем: мы располагаем несколькими десятилетиями для того, чтобы перевести цивилизацию на рельсы устойчивого развития. В противном случае следующее поколение будет последним, поскольку если продолжать потреблять невозобновляемые природные и энергетические ресурсы нынешними темпами, то экологический, энергетический, демографический, социальный коллапс цивилизации неизбежен в весьма недалеком будущем.
Повестка-XXI предполагает разработку национальных концепций, стратегий и планов действий, касающихся всех сторон жизни общества. Особую важность имеет специальная "жилищная" программа ООН по устойчивому развитию последней "Habitat", так как на жилье тратится треть экономического потенциала любой страны и оно является одним из основных потребителей невозобновляемых природных ресурсов.
Для Беларуси проблема перехода к устойчивому развитию особенно важна в связи с недостаточностью ископаемого топлива, кризисным состоянием экономики в целом и с существованием очень энергозатратного строительного комплекса, который может предложить только дорогое энергоемкое жилье невысокого качества. Зарубежный опыт выхода из кризиса стран, его переживших, показывает, что оживление экономики начинается с подъема строительной отрасли (жилье и инфраструктура). Причем стоимость квадратного метра жилья не должна быть больше двух среднемесячных зарплат (такой критерий использован и в российской программе "Жилье"). Это означает, что для оживления первичного рынка жилья сегодня в Беларуси необходимо довести стоимость квадратного метра нового строительства до 150$ США либо поднять среднюю зарплату до 200$ в месяц. В противном случае активно будет существовать лишь вторичный рынок жилья. Успешное выполнение национальной программы "Жилье" возможно только с учетом этих факторов. Состояние экономики вынуждает Беларусь идти по пути устойчивого развития, то есть развития индивидуального домостроения, использования местных дешевых неэнергоемких возобновляемых экологических строительных материалов, солнечного отопления с сезонным и суточным аккумулированием тепла. От дорогих энерго- и материалоемких централизованных систем канализации следует отказаться. Они на самом деле не решают проблему утилизации стоков, а просто переносят этот вопрос из одного места в другое, усложняя его решение. Например, осадок сточных вод станции очистки в Шабанах содержит до 70% органики, но не может быть использован в сельском хозяйстве, так как загрязнен соединениями тяжелых металлов. В данном случае ситуация у нас полностью аналогична западной.
Мы привыкли строить крупнопанельное "самое дорогое временное жилье в мире", которое, помимо хорошо известных всем проблем с качеством и эксплуатационными энергозатратами, характеризуется еще и тем, что в случае прекращения подачи воды, газа, тепла или электроэнергии всего на одни сутки (в результате аварий, стихийных бедствий или терактов) становится полностью непригодным для проживания, хотя энергоемкость (а следовательно, и стоимость) строительных материалов для КПД существенно выше возобновляемых (например, дерево, солома и пр.). Чем раньше мы усвоим принципы устойчивого развития, тем менее энергозатратным и более дешевым будут наше жилье, производство строительных материалов и более высоким - качество жизни. Основным препятствием на этом пути являются стереотипы мышления и восприятия, а также отсутствие информации об успешном решении многих проблем современного жилья в соответствии с принципами устойчивого развития ведущими зарубежными архитектурными школами. Например, соломенные и тростниковые крыши (самые дорогие, элитные в Западной Европе) у нас ассоциируются с дореволюционной "отсталостью", очень перспективная "почвенная архитектура" - с партизанскими замлянками и военной разрухой, а современная американо-канадская технология строительства супертеплоизолированных дешевых экодомов из соломенных блоков - с историей о трех поросятах.
Стереотипы эффективно преодолеваются с помощью демонстрационных проектов. В деревне Занарочь Мядельского района Белорусским отделением Международной Академии Экологии (БО МАЭ) совместно с Solar Energy Int построено первое в СНГ сооружение из соломенных блоков. Там же белорусско-немецкой благотворительной организацией "Дом вместо Чернобыля" построено семнадцать комфортных глиносоломенных (не путать с саманными) домов для чернобыльских переселенцев и создается локальная биосистема очистки стоков. Весной в Минске начнется строительство экспериментального энергопассивного дома БО МАЭ для среднего класса по технологи strawbale. Творческой мастерской заслуженного архитектора Республики Беларусь А. А. Соболевского совместно с БО МАЭ разработана группа индивидуальных домов по этой технологии с использованием принципов альтернативного энергосбережения, которая демонстрировалась в марте нынешнего года на Международной экологической выставке Terra Tec-97 в Германии и вызвала большой интерес у западных специалистов.
Требования к современным строительным материалам
Очевидно, что жилье XXI века должно строиться из экологически чистых, доступных материалов, и сегодня ничто не мешает проектировщику планировать их применение, за исключением инерционности мышления, отсутствия информации и нормативов, экспертиз, в отдельных случаях - сертификации. При рассмотрении вопросов о приме нении того или иного материала обязательно должны учитываться три группы параметров, связанные с энергоемкостью, экологией, жизненным циклом.
Под энергоемкостью понимается совокупность энергозатрат на производство, транспортировку, укладку, эксплуатацию в течение жизненного цикла того или иного материала. При этом важно знать, являются ли материалы возобновляемыми и используются ли возобновляемые источники энергии для их производства (например, дерево служит возобновляемым материалом, а обожженный кирпич - нет), существуют ли альтернативные материалы с меньшими энергопотреблением и энергоемкостью (следовательно, и с меньшей стоимостью).
Под экологичностью материала понимается совокупность ответов на вопросы: вреден ли сам материал или его выделения для здоровья, требует ли он покрытия и насколько оно вредно, вредны ли отходы производства, строительства и эксплуатации материала, насколько экологичны и экономичны технологии утилизации материала и его отходов, относится ли материал к категории местных материалов. Жизненный цикл включает сроки службы материла (оценивается по критерию равного износа в сооружении), его ремонтопригодности и взаимозаменяемости, возможность повторного использования и/или безвредной дешевой утилизации (примеров отсутствия учета данного параметра можно привести много, но наиболее характерна ситуация с утилизацией блочных пятиэтажек в Москве - оказалось, что главная проблема - как их разобрать и как переработать строительный мусор КПД; наши потомки с этим еще столкнутся).
Анализ указанных параметров часто приводит к парадоксальным выводам. Например, индивидуальный супертеплоизолированный экодом можно построить гораздо дешевле, чем "обычный" кирпичный или газосиликатный с искусственными утеплителями, которые гораздо хуже по экологическим, энергетическим и утилизационным показателям - надо только владеть современными строительными экотехнологиями типа американской straw-bale, потому что нет более дешевого, экологичного и доступного утеплителя, чем прессованная солома. (Построив дом по этой технологии, вы сэкономите не только деньги и время, но и топливо, затраченное на обжиг и производство материалов, транспортные и монтажные работы, обогрев дома, снизите эмиссию двуокиси углерода в атмосферу, приводящую к глобальному изменению климата на планете.)
Более того, когда вы посчитаете экономию затрат на отопление экодома по сравнению с традиционным в Беларуси жильем, то результат будет таков - примерно за 8-10 лет экономия покроет стоимость основных строительных материалов экодома (если не учитывать государственные дотации на отопление Вселенной). "Вред, наносимый здоровью в экодоме с дышащими стенами из соломенных блоков, минимален" - такой вывод американских ученых послужил хорошей рекламой для этой технологии и был причиной ее успешного распространения, что особенно важно для стран с холодным и жарким климатом. Очевидно, предпочтение при строительстве малоэтажных экодомов будет отдаваться местным природным возобновляемым необжиговым материалам, и именно это определит высокие потребительские свойства жилья, включая экологичность, энергоэффективность и доступность по цене. Остальное достигается продуманными архитектурно-планировочными решениями с учетом местных культурных традиций, современного состояния общества и уже известного мирового опыта.
Опыт ведущих зарубежных школ
Первый современный экодом, построенный в соответствии с принципами устойчивого развития около 20 лет назад, находится в Швеции, в Стокгольме. Он не связан с сетями, но обеспечивает полный комфорт при автономном существовании. При нем плавательный бассейн и почти тысячеметровый зимний сад-теплица, полностью автономное "альтернативное" энергоснабжение с сезонными и суточным аккумулированием солнечной энергии. Фирма ISOMAX построила несколько тысяч домов нулевого энергопотребления по принципу "вся крыша - солнечный коллектор, весь фундамент - тепловой аккумулятор" и так далее. Можно привести тысячи примеров реализации проектов в США, Германии, Дании, Финляндии, Норвегии, Голландии, не говоря о более южных странах. В Беларуси на сегодняшний день известна только одна реализованная попытка - немецкий образовательный Центр на юго-западе Минска, хотя и в нем нет необходимого набора элементов альтернативного энергоснабжения, а при строительстве использовались невозобновляемые энергоемкие материалы.
О СНиПах, и не только...
К сожалению, существующие СНиПы и практика проектирования являются препятствием развития энергосберегающего экологического жилья.
У нас нормируется сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций вместо нормирования энергопотребления на квадратный метр в год отапливаемого помещения, как на Западе (например, 30-60 кВт€ч/м2/год в Швеции в соответствии со стандартом низкого энергопотребления), воздухообмен в жилых помещениях 2м3/ч/м2 (очевидно, исходя из социалистической нормы 7 м2 на человека) и т.д. Это приводит к тому, что, с одной стороны, наше новое жилье остается неэнергоэффективным, а с другой - проектировать и строить энергопассивные дома без нарушения существующей нормативной базы невозможно.
Концепция белорусского индивидуального энергопассивного дома для среднего класса Беларуси, себестоимость квадратного метра с оборудованием - не более двух среднемесячных зарплат (звучит неправдоподобно, но практика доказала, что это возможно).
Экодом строится по технологии strawbale (термосопротивление стены не менее 10). Остекление и скат крыши с выраженной южной ориентацией. Она в виде сплошного водовоздушного солнечного коллектора конструкции БО МАЭ (себестоимость 10$/кв. м), содержит суточный и сезонный грунтовый тепловой аккумулятор под домом, принудительную систему вентиляции с каналом в грунте, а также локальную пермакультурную биосистему утилизации хозбытовых стоков, повышающую плодородие приусадебного участка (основные технические решения запатентованы).
Считается, что потенциал солнечной радиации в Беларуси недостаточен для решения проблемы отопления. Однако это мнение ошибочно. Только с апреля по сентябрь, согласно многолетним наблюдениям Госкомгидромета, на широте Минска на квадратный метр поверхности падает 297 600 МДж, а годовое потребление энергии на отопление при завышенной норме 70 кВт€ч/год/м2 составит всего 25200 МДж, то есть используется система сезонного аккумулирования солнечного тепла с КПД всего 10%. Этого уже достаточно для отопления круглый год и для горячего водоснабжения летом.
Для горячего водоснабжения зимой необходима дополнительная система на возобновляемом органическом топливе (например, водогрейный газогенератор или газовый камин с проточным теплообменником).
Первый энергопассивный экодом в соответствии с этой концепцией будет построен в Минске. Его эксплуатация позволит проверить основные технические решения и их соответствие предложенной концепции.
Евгений ШИРОКОВ
Повестка-XXI предполагает разработку национальных концепций, стратегий и планов действий, касающихся всех сторон жизни общества. Особую важность имеет специальная "жилищная" программа ООН по устойчивому развитию последней "Habitat", так как на жилье тратится треть экономического потенциала любой страны и оно является одним из основных потребителей невозобновляемых природных ресурсов.
Для Беларуси проблема перехода к устойчивому развитию особенно важна в связи с недостаточностью ископаемого топлива, кризисным состоянием экономики в целом и с существованием очень энергозатратного строительного комплекса, который может предложить только дорогое энергоемкое жилье невысокого качества. Зарубежный опыт выхода из кризиса стран, его переживших, показывает, что оживление экономики начинается с подъема строительной отрасли (жилье и инфраструктура). Причем стоимость квадратного метра жилья не должна быть больше двух среднемесячных зарплат (такой критерий использован и в российской программе "Жилье"). Это означает, что для оживления первичного рынка жилья сегодня в Беларуси необходимо довести стоимость квадратного метра нового строительства до 150$ США либо поднять среднюю зарплату до 200$ в месяц. В противном случае активно будет существовать лишь вторичный рынок жилья. Успешное выполнение национальной программы "Жилье" возможно только с учетом этих факторов. Состояние экономики вынуждает Беларусь идти по пути устойчивого развития, то есть развития индивидуального домостроения, использования местных дешевых неэнергоемких возобновляемых экологических строительных материалов, солнечного отопления с сезонным и суточным аккумулированием тепла. От дорогих энерго- и материалоемких централизованных систем канализации следует отказаться. Они на самом деле не решают проблему утилизации стоков, а просто переносят этот вопрос из одного места в другое, усложняя его решение. Например, осадок сточных вод станции очистки в Шабанах содержит до 70% органики, но не может быть использован в сельском хозяйстве, так как загрязнен соединениями тяжелых металлов. В данном случае ситуация у нас полностью аналогична западной.
Мы привыкли строить крупнопанельное "самое дорогое временное жилье в мире", которое, помимо хорошо известных всем проблем с качеством и эксплуатационными энергозатратами, характеризуется еще и тем, что в случае прекращения подачи воды, газа, тепла или электроэнергии всего на одни сутки (в результате аварий, стихийных бедствий или терактов) становится полностью непригодным для проживания, хотя энергоемкость (а следовательно, и стоимость) строительных материалов для КПД существенно выше возобновляемых (например, дерево, солома и пр.). Чем раньше мы усвоим принципы устойчивого развития, тем менее энергозатратным и более дешевым будут наше жилье, производство строительных материалов и более высоким - качество жизни. Основным препятствием на этом пути являются стереотипы мышления и восприятия, а также отсутствие информации об успешном решении многих проблем современного жилья в соответствии с принципами устойчивого развития ведущими зарубежными архитектурными школами. Например, соломенные и тростниковые крыши (самые дорогие, элитные в Западной Европе) у нас ассоциируются с дореволюционной "отсталостью", очень перспективная "почвенная архитектура" - с партизанскими замлянками и военной разрухой, а современная американо-канадская технология строительства супертеплоизолированных дешевых экодомов из соломенных блоков - с историей о трех поросятах.
Стереотипы эффективно преодолеваются с помощью демонстрационных проектов. В деревне Занарочь Мядельского района Белорусским отделением Международной Академии Экологии (БО МАЭ) совместно с Solar Energy Int построено первое в СНГ сооружение из соломенных блоков. Там же белорусско-немецкой благотворительной организацией "Дом вместо Чернобыля" построено семнадцать комфортных глиносоломенных (не путать с саманными) домов для чернобыльских переселенцев и создается локальная биосистема очистки стоков. Весной в Минске начнется строительство экспериментального энергопассивного дома БО МАЭ для среднего класса по технологи strawbale. Творческой мастерской заслуженного архитектора Республики Беларусь А. А. Соболевского совместно с БО МАЭ разработана группа индивидуальных домов по этой технологии с использованием принципов альтернативного энергосбережения, которая демонстрировалась в марте нынешнего года на Международной экологической выставке Terra Tec-97 в Германии и вызвала большой интерес у западных специалистов.
Требования к современным строительным материалам
Очевидно, что жилье XXI века должно строиться из экологически чистых, доступных материалов, и сегодня ничто не мешает проектировщику планировать их применение, за исключением инерционности мышления, отсутствия информации и нормативов, экспертиз, в отдельных случаях - сертификации. При рассмотрении вопросов о приме нении того или иного материала обязательно должны учитываться три группы параметров, связанные с энергоемкостью, экологией, жизненным циклом.
Под энергоемкостью понимается совокупность энергозатрат на производство, транспортировку, укладку, эксплуатацию в течение жизненного цикла того или иного материала. При этом важно знать, являются ли материалы возобновляемыми и используются ли возобновляемые источники энергии для их производства (например, дерево служит возобновляемым материалом, а обожженный кирпич - нет), существуют ли альтернативные материалы с меньшими энергопотреблением и энергоемкостью (следовательно, и с меньшей стоимостью).
Под экологичностью материала понимается совокупность ответов на вопросы: вреден ли сам материал или его выделения для здоровья, требует ли он покрытия и насколько оно вредно, вредны ли отходы производства, строительства и эксплуатации материала, насколько экологичны и экономичны технологии утилизации материала и его отходов, относится ли материал к категории местных материалов. Жизненный цикл включает сроки службы материла (оценивается по критерию равного износа в сооружении), его ремонтопригодности и взаимозаменяемости, возможность повторного использования и/или безвредной дешевой утилизации (примеров отсутствия учета данного параметра можно привести много, но наиболее характерна ситуация с утилизацией блочных пятиэтажек в Москве - оказалось, что главная проблема - как их разобрать и как переработать строительный мусор КПД; наши потомки с этим еще столкнутся).
Анализ указанных параметров часто приводит к парадоксальным выводам. Например, индивидуальный супертеплоизолированный экодом можно построить гораздо дешевле, чем "обычный" кирпичный или газосиликатный с искусственными утеплителями, которые гораздо хуже по экологическим, энергетическим и утилизационным показателям - надо только владеть современными строительными экотехнологиями типа американской straw-bale, потому что нет более дешевого, экологичного и доступного утеплителя, чем прессованная солома. (Построив дом по этой технологии, вы сэкономите не только деньги и время, но и топливо, затраченное на обжиг и производство материалов, транспортные и монтажные работы, обогрев дома, снизите эмиссию двуокиси углерода в атмосферу, приводящую к глобальному изменению климата на планете.)
Более того, когда вы посчитаете экономию затрат на отопление экодома по сравнению с традиционным в Беларуси жильем, то результат будет таков - примерно за 8-10 лет экономия покроет стоимость основных строительных материалов экодома (если не учитывать государственные дотации на отопление Вселенной). "Вред, наносимый здоровью в экодоме с дышащими стенами из соломенных блоков, минимален" - такой вывод американских ученых послужил хорошей рекламой для этой технологии и был причиной ее успешного распространения, что особенно важно для стран с холодным и жарким климатом. Очевидно, предпочтение при строительстве малоэтажных экодомов будет отдаваться местным природным возобновляемым необжиговым материалам, и именно это определит высокие потребительские свойства жилья, включая экологичность, энергоэффективность и доступность по цене. Остальное достигается продуманными архитектурно-планировочными решениями с учетом местных культурных традиций, современного состояния общества и уже известного мирового опыта.
Опыт ведущих зарубежных школ
Первый современный экодом, построенный в соответствии с принципами устойчивого развития около 20 лет назад, находится в Швеции, в Стокгольме. Он не связан с сетями, но обеспечивает полный комфорт при автономном существовании. При нем плавательный бассейн и почти тысячеметровый зимний сад-теплица, полностью автономное "альтернативное" энергоснабжение с сезонными и суточным аккумулированием солнечной энергии. Фирма ISOMAX построила несколько тысяч домов нулевого энергопотребления по принципу "вся крыша - солнечный коллектор, весь фундамент - тепловой аккумулятор" и так далее. Можно привести тысячи примеров реализации проектов в США, Германии, Дании, Финляндии, Норвегии, Голландии, не говоря о более южных странах. В Беларуси на сегодняшний день известна только одна реализованная попытка - немецкий образовательный Центр на юго-западе Минска, хотя и в нем нет необходимого набора элементов альтернативного энергоснабжения, а при строительстве использовались невозобновляемые энергоемкие материалы.
О СНиПах, и не только...
К сожалению, существующие СНиПы и практика проектирования являются препятствием развития энергосберегающего экологического жилья.
У нас нормируется сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций вместо нормирования энергопотребления на квадратный метр в год отапливаемого помещения, как на Западе (например, 30-60 кВт€ч/м2/год в Швеции в соответствии со стандартом низкого энергопотребления), воздухообмен в жилых помещениях 2м3/ч/м2 (очевидно, исходя из социалистической нормы 7 м2 на человека) и т.д. Это приводит к тому, что, с одной стороны, наше новое жилье остается неэнергоэффективным, а с другой - проектировать и строить энергопассивные дома без нарушения существующей нормативной базы невозможно.
Концепция белорусского индивидуального энергопассивного дома для среднего класса Беларуси, себестоимость квадратного метра с оборудованием - не более двух среднемесячных зарплат (звучит неправдоподобно, но практика доказала, что это возможно).
Экодом строится по технологии strawbale (термосопротивление стены не менее 10). Остекление и скат крыши с выраженной южной ориентацией. Она в виде сплошного водовоздушного солнечного коллектора конструкции БО МАЭ (себестоимость 10$/кв. м), содержит суточный и сезонный грунтовый тепловой аккумулятор под домом, принудительную систему вентиляции с каналом в грунте, а также локальную пермакультурную биосистему утилизации хозбытовых стоков, повышающую плодородие приусадебного участка (основные технические решения запатентованы).
Считается, что потенциал солнечной радиации в Беларуси недостаточен для решения проблемы отопления. Однако это мнение ошибочно. Только с апреля по сентябрь, согласно многолетним наблюдениям Госкомгидромета, на широте Минска на квадратный метр поверхности падает 297 600 МДж, а годовое потребление энергии на отопление при завышенной норме 70 кВт€ч/год/м2 составит всего 25200 МДж, то есть используется система сезонного аккумулирования солнечного тепла с КПД всего 10%. Этого уже достаточно для отопления круглый год и для горячего водоснабжения летом.
Для горячего водоснабжения зимой необходима дополнительная система на возобновляемом органическом топливе (например, водогрейный газогенератор или газовый камин с проточным теплообменником).
Первый энергопассивный экодом в соответствии с этой концепцией будет построен в Минске. Его эксплуатация позволит проверить основные технические решения и их соответствие предложенной концепции.
Евгений ШИРОКОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 41 за 1997 год в рубрике экология
