Основные подходы снижения энергопотребления здания

Это вторая статья из темы: Снижение энергопотребления здания

План темы:
Первая статья - Зачем снижать энергопотребление здания

Вторая статья - Основные подходы снижения энергопотребления здания

Третья статья - Примеры мировой практики по снижению энергопотребления здания

Четвёртая статья - Сравнение ручного и программного расчёта энергопотребления здания

Пятая статья - Как архитектор может снизить энергопотребление здания

Основные подходы снижения энергопотребления здания

1. Подход Социально - поведенческий, направленный на:

• индивидуальные изменения в поведении и образе жизни
• социальные стандарты и подталкивания
• управление на основе широкого участия

2. Подход Инфраструктурный, направленный на:

• проектирование и использование низко углеродных строительных материалов
• компактные городские формы и рационализация пространства
• ориентация на сообщество

3. Подход Технологический, направленный на:

• энергоэффективные приборы, освещение, отопление, вентиляцию и охлаждение
• энергоэффективные здания
• отношению ко всему зданию в целом

____________

Социально-поведенческое вмешательство

Социальные практики в области энергосбережения, а также изменения поведения и образа жизни, такие как адаптивное отопление и охлаждение путем изменения температуры в помещении, могут способствовать сокращению выбросов парниковых газов в строительном секторе примерно на 15% к 2050 году.

Индивидуальные изменения в поведении и образе жизни

• Индивидуальные энергетические решения, а также изменения в поведении и образе жизни включают изменение привычек использования энергии - например, регулировка заданной температуры для отопления, экономия горячей воды.
• Инвестиции в энергоэффективные приборы, здания - например, теплоизоляция. Возобновляемые источники на месте - например, фотоэлектрические (PV) панели.
• Переключение на более качественные услуги - например, поставщики зеленой энергии.
• Индивидуальные энергетические решения могут быть мотивированы рыночными и нерыночными силами - например, правилами и политикой, социальными нормами, структурными факторами и могут снизить спрос на энергию напрямую и косвенно.
• Политика спроса может использовать различные поведенческие инструменты, которые дополняют правила и денежно-кредитную политику - например, субсидии и налоги.
• Предоставление целевой информации, социальной рекламы и влияние доверенных членов группы и ролевых моделей могут использоваться для создания лучших знаний и осведомленности об изменении климата.
• Поведенческие вмешательства, такие как информирование об изменениях в социальных нормах, могут ускорить изменение поведения, создавая переломные моменты.

Социальные стандарты и подталкивания

Сразу пример:

- Для чего вам BIM?
- Все внедряют и мы тоже.

• Энергетическое поведение каждого человека зависит от восприятия того, что другие люди обычно думают, делают или ожидают. Например, моральные ценности и политическая идеология влияют на убеждения человека и эффективность его действий.
• Также есть механизм обратной связи, который становится более эффективным, когда сочетается с постановкой целей или внешними стимулирующими вмешательствами, такими как ценообразование.
• Социальные движения (например, выступающие за изменение поведения) могут открывать окна возможностей для разблокировки поведенческих и структурных изменений.
• Поведенческие подталкивания способствуют изменению поведения, например, инвестиции в действия по повышению энергоэффективности.
• У политиков есть различные инструменты, включая запреты, предписания, налоги, сборы, субсидии и подталкивания, чтобы влиять на индивидуальные решения и потребление энергии.
• Подталкивания включают в себя вмешательства, сохраняющие выбор, такие как информация, предупреждения, напоминания, использование социальных норм и правил по умолчанию.

Управление на основе широкого участия

Профессионалы, такие как управляющие зданиями, арендодатели, консультанты по энергоэффективности и установщики технологий, влияют на модели потребления энергии, выступая в качестве посредников в предоставлении строительных услуг. Профессионалы могут способствовать или препятствовать улучшениям в эффективном предоставлении услуг или переходу к низко углеродным технологиям - например, тепловые насосы, солнечная горячая вода, напольное отопление.
Коллективные действия могут способствовать или ограничивать общественные сдвиги в сокращении выбросов. Например, инициативы в области энергетики в сообществе могут повысить энергоэффективность, обеспечив достойный уровень жизни и увеличив потребление возобновляемой энергии, одновременно укрепляя существующее социальное доверие.

Знаменитая японская компания по изменению поведения Cool Biz рекомендовала офисным работникам повышать температуру до 28 °C летом, смягчая дресс-код. Компания имела огромный успех благодаря широкому принятию удобного образа легкой одежды.

____________

Инфраструктурное вмешательство

Здания являются важной частью застроенной среды, составляя основание современных обществ, поддерживая человеческую деятельность и благополучие, а также стимулируя потребление материалов и энергии. Ключевые инфраструктурные вмешательства для низких энергетических и материальных потребностей варьируются от индивидуального здания до масштабов города. Инфраструктурные вмешательства имеют потенциал для сокращения выбросов парниковых газов зданиями примерно на 20%.

Проектирование и использование низко углеродных строительных материалов

• Характеристики, дизайн и размер здания определяют потребности в энергии и материалах на всех этапах жизненного цикла здания. Производство материалов, связанное со строительством новых зданий и инфраструктур, может стать основным источником выбросов парниковых газов в условиях будущего роста и урбанизации. Различные стратегии в отношении материалов (например, замена материалов, продление срока службы, более длительное использование и повторное использование, реновация и более интенсивное использование) были исследованы со стороны спроса. Инженерная древесина была предложена в качестве замены высоко эмиссионным (хорошо пропускаемым тепло) конструкционным материалам на основе минералов и в качестве потенциального поглотителя углерода. Этот вариант имеет высокий потенциал смягчения последствий, но требует расширения лесных плантаций, что приводит к сложным компромиссам с другими видами использования земель для продовольствия, кормов и топлива, а также сохранения экосистемы.
• Новые материалы, в частности, специально разработанные цементные композиты, открывают новые возможности использования улавливаемого диоксида углерода для повышения долговечности инфраструктуры и одновременно решают проблемы выбросов углерода и технического обслуживания.
• Достижения в строительных процессах, ставшие возможными благодаря цифровизации, включая информационное моделирование зданий (BIM), автоматизированное строительство и 3D-печать, открывают новые возможности для снижения воздействия строительства зданий на окружающую среду.

Компактные городские формы и рационализация пространства

Стратегии городской формы играют решающую роль в снижении энергетических и материальных потребностей. Компактные проекты приводят к снижению средней площади пола и, соответственно, снижению энергетических и материальных потребностей.

• Сокращение площади пола может быть обусловлено новыми бизнес-моделями для инициатив совместного проживания
• Повторного использования и перепрофилирования зданий
• Финансовых ограничений и цен на жилье; а также политики землепользования и городского хозяйства для управления расширением городов и регулирования их плотности, такой как переход к многоквартирному жилью и сокращение среднего размера нового односемейного жилья.

Что касается городского дизайна, то решения, основанные на природе, такие как зеленые крыши и зеленые фасады, а также городская зеленая инфраструктура могут существенно снизить эксплуатационную потребность зданий в энергии, одновременно способствуя стратегиям адаптации к изменению климата и уменьшая эффект городского острова тепла.

Подходы, ориентированные на сообщество

Сообщества играют ключевую роль в обеспечении системных изменений в сторону снижения энергопотребления, поскольку они могут направлять деятельность, что приводит к экономии масштаба, доступу к услугам и более быстрому распространению знаний.
Энергетические услуги на уровне сообществ повышают эффективность спроса и мелкомасштабных решений по поставкам, например, посредством совместных закупок и совместного использования. Виртуальные сообщества выходят за рамки традиционных системных границ для трансформации и способствуют позитивному подкреплению.
Например, виртуальные электростанции являются инновационными бизнес-моделями, которые объединяют децентрализованное мелкомасштабное производство энергии с потенциалом энергии и экономии.
Сообщества могут помочь масштабировать и развернуть стратегии смягчения со стороны спроса* посредством давления со стороны сверстников, установления примера, требовательных решений и репликации, тем самым делая эти решения более доступными и дешевыми.

* Меры по смягчению последствий изменения климата, связанные с индивидуальным поведением, изменением образа жизни и социальной практики, проектированием и использованием инфраструктуры, а также внедрением технологий, потенциально снижающие потребление энергии и выбросы парниковых газов

____________

Технологическое вмешательство

Технология — это средство для выполнения действий, состоящее из технического оборудования и программного обеспечения.

Внедрение энергоэффективных технологий и маломасштабных возобновляемых источников энергии может способствовать 30–70% потенциала сокращения выбросов парниковых газов в зданиях. Снижение энергопотребления предполагает быстрое и радикальное развертывание выбранных существующих технологий с низким спросом, возможное только при системном подходе.

Энергосберегающие приборы, освещение и системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Составляя треть энергии, потребляемой в зданиях, бытовые приборы являются одними из самых быстрорастущих конечных потребителей энергии в зданиях. Многие типы бытовых приборов, такие как технологии охлаждения и освещения, претерпели значительное развитие и повышение эффективности за последние десятилетия. Однако они были уравновешены быстрым принятием, увеличением размера и поведением пользователей на глобальном Севере, что часто приводило к эффектам отскока и недостаточному росту проникновения на глобальном Юге, который часто полагается на менее энергоэффективные приборы. Постоянное повышение стандартов энергоэффективности для бытовых приборов и технологий HVAC является критическим экономически эффективным подходом для достижения энергопотребления во всем мире. Тепловые насосы и топливные элементы относятся к числу многообещающих технологий для декарбонизации и интеграции прерывистой возобновляемой энергии.
В то время как внедрение высокоэффективных систем HVAC растет, проникновение происходит медленнее из-за критических барьеров, связанных с затратами, бременем реновации, ясностью решений для домовладельцев и отсутствием надежной информации.

Энергоэффективные здания
Повышение энергоэффективности ограждающих конструкций зданий является ключом к снижению энергетических потребностей зданий.
Сокращение потерь тепла зданием в три раза по сравнению с существующими нормами достаточно, чтобы зимой было тепло без отопления даже на широте Москвы или Санкт-Петербурга.
Пассивные стратегии, в отличие от активных стратегий, не требуют использования механических систем и дополнительного использования энергии и включают в себя изоляцию зданий, тепловую массу, герметичность, передовые технологии остекления, пассивные солнечные системы, естественную вентиляцию и биоклиматический дизайн.

Пассивные стратегии, адаптированные к местному климату и контексту, могут повлечь за собой значительную экономию энергии для теплового комфорта.

Пассивные дома требуют очень низкого потребления энергии для кондиционирования помещения, обеспечивая при этом высокие стандарты теплового комфорта.
В странах Глобального Севера потенциал снижения спроса на энергию в значительной степени зависит от реконструкции старых и неэффективных зданий. Для достижения климатических целей необходимы как ускорение темпов реконструкции (до 2–3% в год), так и увеличение глубины реконструкции.
Одним из перспективных направлений является более широкое внедрение сборных систем для нового строительства и реконструкции. Эти меры могут привести к скачку в преобразовании энергии и снизить сложность технологического решения, одновременно сократив время и инвестиции, необходимые для реконструкции домов или нежилых зданий.

Комплексные подходы к строительству

Пассивный или энергосберегающий дизайн здания в целом сочетает в себе решения как со стороны спроса, так и со стороны предложения, включая возобновляемые источники энергии, с акцентом на комфорт пользователя, делая пользователя активным игроком энергетической системы (просьюмером).
Учитывая автоматизацию, необходимую для высокоэффективных зданий, интеллектуальных зданий и строительных систем, эти изменения тесно связаны с цифровизацией. Переход по крайней мере к среднему пассивному дизайну для новых зданий является ключевым элементом снижения энергопотребления. Можно достичь высокой эффективности в большинстве типов зданий и климатических условий с уже существующими технологиями и навыками и без значительных дополнительных затрат. Однако все еще существуют значительные барьеры, ограничивающие их проникновение и, таким образом, требующие дальнейшего политического вмешательства.