nZEB: офисное здание ближайшего будущего
Опубликовано: 22 апреля 2011 г.
165
С. Бучин
Европейскими директивами предусматрено, что, начиная с 2018 г., инженерные системы всех новых общественных зданий должны обеспечивать минимальное энергопотребление, а с 2020 г. эти же требования будут распространяться на все здания. Немецкие нормы жестче: для всех новых зданий с 2020 г. обязательно не просто низкое, а околонулевое потребление энергии. В США это требование будет обязательным с 2025 г. Определенные меры предусмотрены и для реконструируемых зданий. Весь комплекс мероприятий по энергосбережению известен как «стратегия 20–20–20»: к 2020 г. необходимо достичь 20 %-ного сокращения потребления энергии зданиями, уменьшить на 20 % выбросы углекислого газа, а также увеличить долю возобновляемых источников в общем энергобалансе до 20 %.
Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.
По расчетам, около 40 % энергии во всем мире потребляют здания и сооружения. Более 80 % этих ресурсов расходуется на отопление и горячее водоснабжение, около 5 % – на охлаждение в жаркий период года, остальная часть (обычно в виде электричества) приходится на прочие устройства. Таким образом, львиная доля энергопотребления приходится на системы, ответственные за жизнеобеспечение зданий, особенно – за обогрев. Неудивительно, что оптимизация теплоснабжения – предмет особого внимания, в том числе – со стороны компаний, работающих в смежных областях. Так, Daikin, производитель кондиционеров, вентиляционного оборудования, электроники и хладагентов, выйдя на рынок тепловых насосов для отопления и ГВС, проявляет большой интерес к участию в энергоэффективных проектах.
nZEB – net Zero Energy Building, здание с нулевым потреблением энергии, офис компании Zeller Group и одновременно экспериментальная площадка различных организаций, работающих в области инженерных систем и альтернативной энергетики. Участниками проекта стали: Daikin Europe N.V., Zeller Kälte- und Klimatechnik GmbH / Athoka GmbH, Национальный институт Франции (CETIAT), Институт строительной физики (Fraunhofer IBP), Институт экологии, безопасности и энергетической технологии (Fraunhofer UMSICHT), Технический университет Дортмунда, Манчестерский университет.
Офис расположен в промышленной зоне города Хертен (Германия, земля Северный Рейн – Вестфалия) и представляет собой двухэтажное строение со складской и офисной зонами площадью 800 и 535 м2 соответственно. Отапливается оно с помощью теплового насоса Daikin Altherma и климатической системы Daikin VRV III (по одному наружному блоку для каждой из систем). Тепловой насос подогревает воду для напольного отопления и бытовых нужд, 11 внутренних блоков VRV-системы гарантируют тепло при пиковом потреблении, они же используются для кондиционирования в жаркий сезон. Сочетание тепловых насосов «воздух–вода» и «воздух–воздух» позволяет круглогодично обеспечивать идеальный климат в помещении.
Уровень энергоэффективности повышается благодаря использованию системы приточно-вытяжной вентиляции Daikin с функцией рекуперации тепла и влаги, а также фотоэлектрических панелей (их среднегодовая производительность – 22 000 кВт•ч), установленных на крыше здания. Температура пола составляет 35 ºC, VRV работает фактически только по утрам и в очень холодные дни.
Зима в Хертене достаточно холодная и снежная, в чем убедились журналисты, присутствовавшие 14 декабря на официальном открытии nZEB.
Теплопроводность ограждающих конструкций здания такова: наружные стены – 0,23, крыша – 0,16, пол – 0,24, окна – 1,3 Вт/м2•К.
Годовые затраты энергии составляют: обогрев здания – 9 082, кондиционирование воздуха в летний период – 2 892, вентиляция – 1 403, освещение – 6 379, подогрев горячей воды – 2 142 кВт•ч/год. Насколько это экономно, можно понять, если сравнить потребление разных систем. Для освещения здания Zeller Group применяются флуоресцентные и светодиодные лампы, и, несмотря на это, а также на приличную площадь остекления и потолочные световые люки, на освещение уходит всего в полтора раза меньше энергии, чем на обогрев здания. Это говорит не столько о «прожорливости» ламп, сколько, наоборот, об экономности системы отопления. Расчетный коэффициент преобразования энергии при подогреве – 3, но он, понятно, меняется в зависимости от условий.
Конечно, в зимний период здание потребляет больше энергии, чем производит, однако среднегодовое потребление (около 21 900 кВт•ч) при названной выше производительности солнечных элементов (22 000 кВт•ч) позволяет считать здание практически пассивным. Отметим: рынок электроэнергии в Германии достаточно либерален, и фактически любое лицо может продать генерируемое солнцем или ветром электричество энергокомпаниям.
И хотя энергию пока не получается достаточно эффективно собирать и сохранять, по словам профессора Технического университета Дортмунда Иоанны Мирцик, именно технологии хранения энергии в рамках общей для всей Европы концепции децентрализации генерирующих мощностей сейчас являются предметом изучения многих научных коллективов, и определенные результаты уже достигнуты. Судя по составу участников проекта, проблемой снижения энергопотребления озаботились не только в Европе.
Примененная в nZEB система солнечного электроснабжения заслуживает отдельного разговора. Она состоит из фотоэлементов фирмы Solyndra (США). В их основе – тонкопленочный абсорбер из диселенида меди – индия – галлия (Cu(In,Ga)Se2). Они выглядят не как привычные всем плоские панели, а как батареи трубок. Такая конструкция обеспечивает более полное использование солнечного света, в том числе – отраженного.
Кроме того, на одном из участков крыши изучаются возможности отражающего инфракрасные лучи покрытия Zeffle, позволяющего использовать солнечное излучение более эффективно и к тому же уменьшить теплопритоки через крышу, что даст экономию при кондиционировании здания.
Разумеется, nZEB оснащено и современной системой автоматизации, позволяющей управлять любым оборудованием с помощью нескольких сенсорных пультов. В двух тестовых комнатах – по одной на каждом этаже – контролируется буквально всё, вплоть до температуры воздуха на различной высоте и освещенности. Предусмотрены сенсоры открывания окон и дверей, поскольку такие действия оказывают серьезное влияние на работу систем.
Компания Daikin Europe намерена создать похожие постройки – как жилые, так и офисные – во Франции, в 2011-м, а год спустя – в Англии и Италии. Здание в Хертене будет допущено к участию в программе экологически чистого строительства (GBP) в Европе.
Ахим Целлер, генеральный директор компании Athoka GmbH, входящей в Zeller Group, говорит о новом офисе так: «За счет собственных средств мы уже сейчас хотим доказать, что создать энергетически сбалансированное коммерческое здание возможно. Мы заботимся и о том, чтобы как оборудование, так и технологии были безопасными. Для достижения этого использованы только уже существующие и апробированные системы, что позволило минимизировать риски в процессе планирования и применения».
Журнал "Аква-Терм" №1/2011
Поделиться: