stringtranslate.com

Устойчивая реконструкция

Устойчивая реконструкция описывает работу над существующими зданиями для улучшения их экологических показателей с использованием устойчивых методов и материалов. Реконструкция или модернизация определяется как: «любая работа в здании сверх обслуживания для изменения его вместимости, функции или производительности», другими словами, любое вмешательство для настройки, повторного использования или модернизации здания в соответствии с новыми условиями или требованиями». [1] Реконструкция может быть выполнена в части здания, в целом здании или на территории кампуса. [2] Устойчивая реконструкция делает шаг вперед, чтобы изменить существующее здание для улучшения его показателей с точки зрения воздействия на окружающую среду и среды его обитателей.

Большинство устойчивых реконструкций также являются зелеными модернизациями : любая реконструкция существующего здания, направленная на сокращение выбросов углерода и воздействия здания на окружающую среду. Это может включать повышение энергоэффективности HVAC и других механических систем, повышение качества изоляции в ограждающих конструкциях здания , внедрение устойчивой генерации энергии и стремление улучшить комфорт и здоровье жильцов.

Зеленые модернизации стали более заметными с их включением в ряд систем оценки зданий, таких как LEED для существующих зданий: эксплуатация и обслуживание USGBC , [3] Пассивный дом EnerPHit, [4] и Green Globes для существующих зданий. [5] Некоторые правительства предлагают финансирование для зеленых модернизаций, поскольку существующие здания составляют большинство эксплуатируемых зданий и были определены как растущая область рассмотрения в борьбе с изменением климата . [6]

Обзор

Устойчивая реконструкция является эквивалентом устойчивого развития , которое относится к новым разработкам городов, зданий или отраслей промышленности и т. д. Устойчивая реконструкция включает в себя изоляцию и связанные с ней меры по сокращению потребления энергии зданиями, установку возобновляемых источников энергии, таких как солнечный водонагреватель и фотоэлектрические системы , меры по сокращению потребления воды и изменения для уменьшения перегрева , улучшения вентиляции и повышения внутреннего комфорта. Процесс устойчивой реновации включает в себя минимизацию отходов существующих компонентов, переработку и использование экологически чистых материалов, а также минимизацию потребления энергии , шума и отходов во время реновации.

Важность устойчивой реконструкции заключается в том, что большинство используемых зданий не являются новыми и, таким образом, были построены, когда энергетические стандарты были низкими или отсутствовали, и в противном случае несовместимы с текущими стандартами или ожиданиями пользователей. Большая часть существующего фонда зданий, вероятно, будет использоваться в течение многих лет, поскольку снос и замена часто неприемлемы из-за стоимости, социальных потрясений или потому, что здание представляет архитектурный и/или исторический интерес. Решение заключается в реконструкции или ремонте таких зданий, чтобы сделать их подходящими для текущего и будущего использования и соответствовать текущим требованиям и стандартам энергопотребления и комфорта.

Устойчивая реконструкция — это не новая концепция, но она приобретает признание и важность из-за текущих опасений по поводу высокого потребления энергии, приводящего к изменению климата , перегрева в зданиях, необходимости здоровой внутренней среды, отходов и экологического ущерба, связанного с производством материалов. Многие правительства начинают осознавать важность устойчивой реконструкции своего существующего фонда зданий, а не просто повышения стандартов для новых зданий и застроек, и выпускают руководства и гранты, а также другие виды поддержки и стимулирования. Аналитические центры, лоббистские группы и добровольные организации продолжают рекламировать и продвигать необходимость и практику устойчивой реновации. Примеров и демонстрационных проектов предостаточно во многих странах.

Методы устойчивой реконструкции развивались в течение многих лет, и хотя принципы очень похожи на те, которые используются в новых зданиях, практика и детали, соответствующие широкому спектру ситуаций, встречающихся в старых зданиях, потребовали разработки конкретных решений и руководств для оптимизации процесса и избежания последующих проблем. Подробные технические руководства широко доступны из спонсируемых правительством источников.

Модернизация

Большинство модернизаций можно считать в некоторой степени «зелеными», поскольку вместо строительства нового здания улучшается существующее. [7] Это экономит ресурсы, которые в противном случае были бы использованы для строительства совершенно новой структуры. Зеленая модернизация обычно направлена ​​на включение устойчивости и экономию затрат на энергию в каждое проектное решение.

Модернизация здания по своей сути несет ограничения существующего здания и участка. Например, ориентация здания по отношению к солнцу оказывает большое влияние на его энергетические показатели, но, как правило, в сферу модернизации не входит поворот здания. Бюджетные ограничения также часто влияют на предлагаемые меры по энергосбережению. [8]

До недавнего времени зеленые модернизации обычно рассматривались как разовые проекты для конкретных зданий или клиентов, но, учитывая возросшее внимание к повышению энергоэффективности существующего фонда зданий в условиях изменения климата , они начинают пересматриваться систематически и в масштабе. [7] [9] Основная проблема, которую это представляет для правительств и правозащитных групп, заключается в том, что существующий фонд зданий характеризуется различным использованием, расположен в разных климатических зонах и использует разные традиции строительства и системные технологии. [10] Из-за этих различий трудно охарактеризовать стратегии, которые применимы ко всем зданиям.

Зеленые модернизации в последнее время привлекли значительное внимание исследователей из-за акцента правительства на модернизации старого фонда зданий для решения проблемы изменения климата. По оценкам, до половины фонда зданий всегда старше 40 лет. [11] Старые здания имеют значительно худшие энергетические показатели, чем их современные аналоги из-за недостатков в их конструкции, ухудшения эффективности механической системы и увеличения проницаемости оболочки. Интенсивность использования энергии домами в Соединенных Штатах снизилась на 9% с 1985 по 2004 год из-за улучшения эффективности конечного использования энергии и улучшения кодов. [12] К сожалению, это компенсируется общим увеличением общего количества домов.

Почему стоит проводить устойчивую реконструкцию?

Изменение климата

Одной из целей Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН) является смягчение выбросов парниковых газов, которые способствуют изменению климата. В частности, ООН поддерживает немедленное сокращение выбросов парниковых газов, связанных со зданиями. [13] Реконструкция зданий играет ключевую роль в декарбонизации текущего фонда зданий. [14] Помимо сноса существующих зданий, это единственный способ улучшить эксплуатационные характеристики зданий или построить здания с нулевым уровнем выбросов. [13] Энергоэффективная реконструкция является инструментом для снижения потребления энергии в зданиях, [15] что приведет к снижению выбросов парниковых газов и использования ресурсов. [2] Исследования показывают значимость возможного влияния широкомасштабной реализации реконструкции на отдельные выбросы парниковых газов, а также на мировые выбросы и потребление энергии. [16]

Экологическая справедливость и социальная устойчивость

Социальная устойчивость относится к воздействию здания на окружающее или занимающее его общество, сообщество и отдельных лиц. [2] Это учитывается в инструментах оценки воздействия на окружающую среду, таких как оценка жизненного цикла (LCA). Устойчивая реконструкция объединяет экономические, социальные и экологические потребности для улучшения существующих условий здания. [15] Например, устойчивые здания являются социально устойчивыми, поскольку они более здоровы для жильцов из-за использования материалов, которые не оказывают отрицательного воздействия на здоровье. [2]

Качество внутренней среды

Известно, что качество внутренней среды существующего фонда зданий часто бывает более неудовлетворительным и нездоровым, чем внешняя среда из-за конструкции и используемых материалов. Главным аргументом в пользу устойчивой реконструкции и устойчивого строительства в целом является убеждение, что зеленые здания более здоровы и более удовлетворительны для жильцов. [2] Спецификации для устойчивой реконструкции принимают меры для обеспечения того, чтобы материалы и каркас здания не выделяли опасные частицы и газы, такие как диоксид серы и диоксид азота, во внутреннюю среду, а также принимаются дополнительные меры для фильтрации воздуха в помещении для жильцов. [15] [17] «Принцип здравоохранения граждан» гласит, что устойчивая реконструкция должна гарантировать, что здания безопасны и улучшают качество жизни для тех, кто находится внутри. [15] Проект реконструкции должен учитывать как внутренний микроклимат, так и внешнюю среду вокруг здания при разработке программы. [15] Параметры микроклимата, которые следует учитывать, включают:

Сохранение исторического наследия

Сохранение исторических зданий по своей сути является устойчивым, поскольку оно максимизирует срок службы существующих материалов и инфраструктуры. [13] Сохранение материалов и существующих структур сокращает отходы и сохраняет характер небольших исторических сообществ. Многие утверждают, что воплощение устойчивости — это вообще не строить, что равнозначно сохранению и реконструкции.

Конечные ресурсы: материалы и энергия

Как общество, мы имеем ограниченное количество многих ресурсов, например невозобновляемых источников энергии. Неустойчивые здания, с точки зрения их эксплуатации, также потребляют значительное количество невозобновляемых энергетических ресурсов по сравнению с другими отраслями. Опять же, необходимо повысить энергоэффективность существующего здания, чтобы сократить потребление невозобновляемых энергетических ресурсов или даже полностью заменить их возобновляемыми источниками. [13] Эффективность может быть повышена за счет устойчивой реконструкции зданий, которая изменяет строительные системы и эксплуатацию здания. Поскольку здания становятся более энергоэффективными, все более важным становится рассмотрение влияния жизненного цикла материалов, из которых состоит здание. [14] Проектирование и строительство зданий, которые не являются устойчивыми для длительного срока службы, позволяет строить и сносить здания с коротким сроком службы, что приводит к трате строительных материалов, которые не используются в течение всего срока их службы. Повторное использование существующих зданий позволяет владельцам зданий использовать воплощенную энергию, которая уже инвестирована в состав здания, вместо того, чтобы тратить воплощенный углерод и потреблять больше при строительстве нового здания. [2]

Разработка целей устойчивого восстановления

В этом разделе излагается хронология и последовательность разработки целей устойчивой реконструкции, предложенная несколькими авторами:

Основные цели «устойчивого развития», сформулированные Болдуином в 1996 году, включают минимизацию воздействия на здоровье человека и окружающую среду, оптимальное использование невозобновляемых ресурсов, использование возобновляемых ресурсов, а также будущее планирование и адаптивность. [15] [18] Минимизация воздействия на климат и экологическую систему достигается за счет сокращения выбросов парниковых газов, что связано с другой целью оптимизации использования невозобновляемых ресурсов. За счет сокращения невозобновляемых источников энергии, используемых для строительства и эксплуатации зданий, также сокращаются и выбросы парниковых газов из зданий. Реконструкция также может попытаться защитить и улучшить местную экологию с помощью ландшафтной архитектуры. [15] Здоровье человека сохраняется за счет увеличения вентиляции и фильтрации воздуха в помещениях и за счет отказа от потенциально вредных строительных материалов, которые могут повлиять на здоровье органов дыхания. Этого также можно достичь, поощряя повторное использование или переработку материалов для сокращения или устранения материальных отходов. Цель использования возобновляемых ресурсов может быть достигнута путем реконструкции путем электрификации систем отопления и охлаждения дома, путем установки на месте генерации и хранения возобновляемых ресурсов или путем использования возобновляемых ресурсов в качестве строительных материалов, таких как древесина. [15] Строительство будущего может быть достигнуто путем реконструкции, путем повышения долговечности существующего здания и продления предыдущего срока его службы.

В 1996 году Keeping и Shiers описали цели «зеленой реконструкции» как имеющие три части. [15] [19] Первая часть включает в себя более низкие расходы на коммунальные услуги, поскольку меньше энергии потребляется из-за комбинации эффективных и пассивных систем отопления и охлаждения. Вторая часть обеспечивает более низкие расходы на техническое обслуживание, поскольку отремонтированные системы проще и были установлены с возможностью ремонта. Наконец, третья часть утверждает, что здания с зеленой реконструкцией более здоровы и более комфортны для жильцов. [15]

В конечном итоге, в 2006 году Ситар и др. определили принципы «устойчивых реконструкций». [15] [20] Цели включают в себя снижение энергии, используемой во время эксплуатации, что включает отопление, охлаждение, вентиляцию, освещение и т. д. Другая цель — использование как возобновляемых источников энергии, так и материалов с низким воздействием на внутреннюю микросреду, а также внешнюю макросреду. Они утверждают, что достигают улучшения условий жизни с точки зрения здоровья человека, удобного управления и адаптации к будущим потребностям. [15] Цель состоит в том, чтобы все это было достигнуто посредством инновационного планирования для разработки дизайна, который будет экологически, экономически и социально выгоден.

Характеристики устойчивой реконструкции

Целостное улучшение

Устойчивые реконструкции направлены на достижение «полной оптимизации производительности здания» с интеграцией множества систем по всему зданию и сообществу. [13] Реконструкция не только снижает потребление энергии, но и улучшает комфорт для жильцов с точки зрения шума, температуры, освещения и т. д. Она продлевает жизненный цикл здания, снижает воздействие на окружающую среду и создает здоровые условия для жильцов. [15]

Экологическая ответственность

Устойчивые реконструкции направлены на минимизацию негативных экологических последствий реконструкции за счет сокращения количества вредных материалов, использования энергосберегающих технологий и модернизации здания для использования возобновляемых источников энергии в отличие от невозобновляемых источников энергии. [15] Некоторые ответственные экологические меры, которые могут быть включены в модернизацию здания, включают энергоэффективность и водосбережение, сокращение отходов и переработку, использование материалов с низким воздействием на окружающую среду и эффективную эксплуатацию здания. [2] Примером энергоэффективного дизайна может быть высокоэффективное освещение и интеллектуальное управление. Аналогичным образом, примером водосберегающего дизайна могут быть туалеты с двойным смывом, переработка серой воды или аэрационные водопроводные приборы.

Энергоэффективность

Устойчивая модернизация гарантирует, что энергоэффективность здания после реконструкции будет значительно выше, чем до работ. Повышение энергоэффективности должно соответствовать действующим строительным нормам для новых зданий. [16] Устойчивый подход будет заключаться в том, чтобы даже проектировать сверх минимального кода и планировать будущие требования. Глубокая энергетическая реконструкция должна включать интеграцию генерации энергии на месте из возобновляемых источников энергии с целью разработки здания с почти нулевым потреблением энергии. Энергоэффективность, полученная в результате архитектурной модернизации, делает интеграцию возобновляемых источников энергии экономически эффективной. [16] Исследование, проведенное в Соединенном Королевстве, показало, что после реконструкции здания имели более низкие эксплуатационные расходы, даже если устойчивость не была приоритетом модернизации. [2]

Исследование энергетической реконструкции жилых зданий показало, что реконструкция привела к средней экономии тепловой энергии в размере 59% в течение отопительного сезона. [16] Экономия состояла из 25% от дополнительной теплоизоляции наружных стен и пола, 10% от улучшения изоляции окон, 6% от сокращения воздухообмена и 18% от установки средств управления отоплением. [16] Модернизация оболочки здания и эксплуатация снизили потребление энергии зданием, связанные с этим выбросы парниковых газов на этапе эксплуатации и общее воздействие на окружающую среду. [14] [2]

Устойчивая реконструкция обеспечивает энергоэффективность за счет улучшения следующих систем: [15]

Существуют типичные стратегии улучшения каждой из вышеперечисленных систем. Можно использовать инновационные изоляционные материалы, которые оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, но даже неустойчивые изоляционные дополнения могут улучшить энергетические характеристики здания. [15] Ограждающие конструкции здания можно улучшить, заменив существующие окна на эффективные с точки зрения тепловых мостов и оптимизации солнечного притока. [15] Использование пассивных стратегий вентиляции или гибридных систем, которые используют как пассивные, так и активные стратегии, снижает энергию, необходимую для кондиционирования. [15] Системы отопления и охлаждения зданий могут работать на солнечной энергии или даже использовать воду, нагретую солнцем, что снижает потребление невозобновляемой энергии за счет отопления и охлаждения. [15] Наконец, электричество, используемое для освещения, можно сократить за счет оптимизации дневного освещения в жилых помещениях. [15]

Улучшенные материалы на основе ударопрочности

Общее воздействие устойчивой реконструкции на окружающую среду во многом зависит от выбора материалов для реконструкции. [14] Принцип рационального использования ресурсов для реконструкции поощряет эффективное использование строительных материалов и природных ресурсов. [15] Это количественно определяется с помощью анализа жизненного цикла, который измеряет воздействие материала в течение его срока службы, который простирается до «фазы D», которая включает отходы по окончании срока службы после сноса здания. [14] [15] Транспортировка отходов увеличивает затраты как на строительство, так и на обслуживание здания. Проектирование реконструкции, которая сокращает отходы и максимизирует повторное использование, минимизирует затраты на транспортировку отходов в краткосрочной и долгосрочной перспективе за счет использования материалов в течение всего их предполагаемого срока службы. [15]

Когда материалы можно сравнивать на основе общей конечной точки, посредством анализа жизненного цикла, появляется оптимальный путь для проектирования. [14] В конечном счете, поскольку для реконструкции потребуются дополнительные строительные материалы, будет иметь место негативное воздействие на окружающую среду, но цель устойчивой реконструкции состоит в том, чтобы минимизировать это воздействие. [14] Например, повторное использование древесины на месте, использование переработанной древесины и использование древесины из возобновляемых сертифицированных источников являются выбором устойчивых материалов, основанным на использовании воплощенного углерода, который уже был инвестирован в эти материалы. [2] Как упоминалось ранее, анализ жизненного цикла потребности в первичной энергии строительных материалов и потенциала глобального потепления становится все более важным, поскольку здания потребляют меньше энергии во время своей эксплуатации. [14] Воздействие материалов на здоровье человека также включено в оценку их жизненного цикла, что означает, что строительный материал не может быть устойчивым, если он наносит вред своим жильцам. Поэтому устойчивая реконструкция не должна включать клеи, краски или клеи, которые выделяют низколетучие органические соединения в воздух внутри здания. [2] Материалы, которые наносят вред находящимся в помещении людям или внешней экологии, считаются смертельными и поэтому не используются при устойчивой реконструкции. [17]

Концептуальная модель

На изображении представлена ​​концептуальная модель устойчивой реконструкции. [15] Аспекты модели включают технические, экономические, архитектурные, социальные, экологические и культурные. Все аспекты связаны и влияют друг на друга и на сам проект реконструкции. [15] Модель показывает, как заинтересованные стороны ожидают, что проект реконструкции принесет экономию энергии, повышение комфорта и здоровья жильцов, продление срока службы здания, защиту окружающей среды и, конечно же, экономический результат. Эти ожидания соответствуют целям устойчивой реконструкции, которые были разработаны в предыдущем разделе. Концептуальная модель также представляет этапы процесса реконструкции, которые будут обсуждаться далее в этой статье.

Этапы процесса устойчивой реконструкции

Принцип устойчивого восстановления должен быть включен в разработку проекта от первой схемы до ввода здания в эксплуатацию и передачи. В этом разделе представлен обобщенный список шагов в процессе проектирования устойчивого восстановления: [15]

1. Сбор данных:

2. Определение степени необходимости реконструкции:

3. Фаза моделирования:

4. Фаза отбора:

5. Фаза внедрения

На этапе моделирования важно учитывать более широкую среду, на которую влияет реконструкция, поскольку решения не могут быть приняты отдельно от этого контекста. [15] Необходимо учитывать социальные и политические условия сообщества, в частности условия и стандарты жизни. Другим контекстом, который следует учитывать, являются экологические условия, такие как средняя температура, влажность, качество почвы , природные ресурсы, топография и т. д. [15]

Компоненты зеленой модернизации

Интегрированное проектирование

Зеленые модернизации используют интегрированную стратегию проектирования . [21] Это противоречит традиционной стратегии каскадного проектирования , в которой архитекторы, инженеры и подрядчики работают независимо друг от друга. В интегрированной стратегии проектирования эти команды работают вместе, чтобы использовать свои области знаний и решать проблемы проектирования, одновременно рассматривая здание в целом. Это обязательно для зеленой модернизации, где проектные решения часто ограничены существующим участком. Это может относиться к ориентации и геометрии существующей формы здания, размеру участка или требованиям к установке существующих и предлагаемых механических систем. Поскольку эти ограничения влияют на все аспекты проектирования здания, единственный способ синтезировать устойчивые, эффективные и экономичные решения — это когда проектные группы рассматривают все эти аспекты с самого начала проекта.

Поведение жильцов

Многие методы устойчивого строительства пассивны и могут быть автоматизированы, например, изоляция или управление освещением. Другие зависят от поведения жильцов здания, чтобы реализовать свой полный потенциал энергоэффективности. Энергоэффективная система отопления приносит очень мало пользы, если окна остаются открытыми зимой. Согласно Асьоне и др., «первым рычагом энергоэффективности является надлежащее энергетическое образование пользователей». [22] Зеленые модернизации могут включать обучение жильцов здания устойчивым методам и строительным системам, с которыми они будут взаимодействовать, что помогает гарантировать, что любые используемые меры по экономии энергии достигнут своего полного проектного потенциала. Обучение может осуществляться производителями систем или группой по проектированию проекта.

Светодиодные лампы являются популярным и эффективным выбором для модернизации зеленого освещения.

Модернизация освещения

Одной из наиболее распространенных форм зеленой модернизации является полная или частичная модернизация освещения. Модернизация освещения обычно заключается в замене всех или некоторых лампочек в здании на новые, более эффективные модели. [23] Это также может включать замену светильников, балластов и драйверов. Светодиодные лампы, как правило, являются предпочтительным выбором при модернизации освещения из-за их значительно возросшей эффективности по сравнению с лампами накаливания, но могут использоваться и другие типы ламп, такие как компактные люминесцентные или металлогалогенные.

Модернизация освещения является популярной формой зеленой модернизации, поскольку по сравнению с другими методами повышения энергоэффективности ее относительно просто планировать и выполнять, а экономия энергии часто обеспечивает быструю окупаемость инвестиций. [24] Большинство современных светодиодных и компактных люминесцентных ламп предназначены для работы с существующими светильниками и редко требуют дополнительных работ, кроме снятия и вкручивания новой лампочки. Установка также относительно быстрая по сравнению с более инвазивными мерами по энергосбережению.

Модернизация освещения может также включать внедрение новых элементов управления освещением, таких как датчики присутствия, датчики дневного света и таймеры. При правильном внедрении эти элементы управления могут снизить потребность в освещении. Однако из-за сложной природы элементов управления освещением ведутся споры о том, являются ли они эффективной мерой энергосбережения из-за преобладания чрезмерно оптимистичных оценок сокращения потребления энергии и сложности прогнозирования действий людей, находящихся в помещении. [25]

Модернизация систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха ( HVAC ) составляют около 50% от общего энергопотребления здания, а модернизация HVAC может обеспечить 40-70% экономии энергии. [26] [8] Сокращение этого потребления может обеспечить как экономию энергии, так и затрат, поэтому это является основным направлением многих зеленых модернизаций, особенно в холодном климате, где на отопление приходится более 60% потребления энергии. [27] Часто рассматриваются система отопления, система охлаждения, системы обработки воздуха, системы увлажнения и воздуховоды в здании. [28]

Вентиляция с рекуперацией тепла рекомендуется для недавно загерметизированных домов, поскольку она использует тепло из теплого, влажного, застоявшегося воздуха, который выводится из дома, для нагрева прохладного, свежего и отфильтрованного воздуха, который поступает в дом. Это обеспечивает минимальные потери тепла, одновременно снижая опасения отравления угарным газом, радоновым газом или вредными частицами, накапливающимися в доме. [29]

Другие зеленые модернизации HVAC могут включать внедрение новой, более эффективной модели того же типа, что и существующая система, например, замену старого водонагревателя на более эффективный для питания системы гидронного отопления . Иногда требуется более масштабная перестройка системы, например, замена старого котла на новую систему теплового насоса с использованием земли или воздуха .

Испытание воздуходувной двери позволяет обнаружить утечки в ограждающих конструкциях здания.

Модернизация ограждающих конструкций зданий

Теплоизоляция и эксплуатационные характеристики оболочки здания являются ключевыми для общей энергетической эффективности любого здания. [30] Многие старые здания не изолированы в соответствии с современными стандартами, не говоря уже о стандартах, рекомендуемых во многих системах оценки экологичности зданий. Многие из этих зданий тратят энергию и деньги на отопление, охлаждение или кондиционирование воздуха внутри них, только чтобы увидеть, как он просачивается через утечки в оболочке здания или через плохо изолированные окна.

Во время многих зеленых модернизаций первым шагом к улучшению оболочки здания является оценка его текущих недостатков. Герметизация воздуха является легкодоступным и экономичным способом повышения энергоэффективности дома, который механически отапливается или охлаждается. Конопатка может использоваться для заполнения щелей в неподвижных областях, таких как оконные и дверные рамы или плохо запечатанные приборы. Уплотнители могут использоваться там, где встречаются подвижные части, например, область между дверью и дверной рамой или окнами, которые могут открываться. Эти продуваемые области можно обнаружить, ощущая разницу температур и сквозняки в дни, когда температура внутри дома резко отличается от температуры снаружи дома, сжигая благовония и наблюдая за тем, как движется дым, чтобы обнаружить сквозняки, или нанимая профессионала для проведения испытания нагнетательной двери. [31] При испытании нагнетательной двери дверь с вентилятором и манометром устанавливается в один из дверных проемов, и дом разгерметизируется. Затем манометр может измерять воздухообмен в час (ACH), или сколько раз объем воздуха в доме полностью заменяется за один час. Чем сильнее сквозняк в доме, тем выше будет кратность воздухообмена в час.

Модернизация окон

Окна являются самым слабым местом изоляции в оболочке здания и вносят большой вклад в то, насколько термически эффективна эта оболочка. [32] Из-за этого окна являются еще одной распространенной областью фокусировки для зеленой модернизации. Подобно модернизации освещения, окна являются относительно простым аспектом здания для модернизации, с легко рассчитываемыми сроками окупаемости. Современные эффективные окна, как правило, имеют размеры для существующих оконных проемов и обычно могут быть установлены без особых дополнительных работ по оболочке здания.

Большинство экологичных модернизаций заменят старые однослойные окна на более эффективные трехслойные, заполненные инертным газом, таким как аргон или криптон. [33] Эти окна имеют более высокие значения R , поэтому они изолируют пространство гораздо лучше, чем однослойные окна. Некоторые окна имеют низкоэмиссионное покрытие для контроля коэффициента солнечного тепла .

Модернизация зеленой крыши

В 2001 году мэрия Чикаго модернизировала крышу с использованием полуинтенсивного озеленения. [34]

Зеленые крыши , также называемые живыми крышами, имеют ряд важных преимуществ, включая сокращение ливневого стока и эффекта городского острова тепла , повышение изоляции крыши , улучшение акустики здания [35] и обеспечение биоразнообразия. [36]

При рассмотрении зеленой крыши для зеленой модернизации необходимо учитывать множество факторов. Экстенсивные зеленые крыши используют тонкий слой субстрата для часто более короткой растительности, которой требуется меньше места для роста корней. Интенсивные зеленые крыши используют более толстый растущий субстрат для размещения более крупных видов растений, которым требуется больше места для своих корней. Полуинтенсивные зеленые крыши находятся где-то посередине между ними. Необходимо учитывать прочность существующей конструкции; многие существующие конструкции не были спроектированы для интенсивной зеленой крыши, которая может нести значительную структурную нагрузку. Существующую крышу также необходимо оценить на предмет снятия или повторной гидроизоляции. Некоторые крыши можно просто положить поверх матов из седума, в то время как другие требуют дополнительных подготовительных работ. Остроконечная или наклонная крыша не исключает установку системы зеленой кровли, но может повлиять на стоимость установки и выбор доступных продуктов.

В целом, старые здания с более низкими показателями изоляции получают наибольшую выгоду от модернизации зеленой крыши, а там, где нет необходимости вносить какие-либо изменения для ее установки, зеленые крыши, как было показано, имеют много преимуществ. [37] [38]

Пассивный дизайн

Пассивный дизайн — это стратегия дизайна, которая использует форму и размещение архитектуры и ландшафта для обогрева, охлаждения, освещения, вентиляции и иногда обеспечения здания электроэнергией. Часто это влияет на форму оболочки здания, ориентацию здания и его размещение. Форма здания также может создавать микроклимат, в котором здание спроектировано так, чтобы удерживать тепло или направлять ветер для обогрева зимой или охлаждения летом. Хотя эти пассивные элементы дизайна чаще применяются в недавно построенных зеленых зданиях, пассивный дизайн все еще может рассматриваться в качестве рассмотрения при зеленой модернизации. Например, если есть окна, которые получают очень мало солнечного света зимой или много солнечного света летом, их можно заменить в первую очередь, чтобы уменьшить нежелательное количество тепла, теряемого зимой или получаемого летом. Использование ландшафтного дизайна, например, посадка лиственного дерева перед окнами, выходящими на юг, для максимального получения солнечного тепла зимой и затенения окон летом, также является примером пассивного дизайна. [39]

Пример устойчивого восстановления

Исследование 2019 года в Вене изучало влияние устойчивой реконструкции, которая включала систему Multi-Active Façade System. [14] Предположение исследования состояло в том, что улучшение внешнего слоя конструкции, фасадной оболочки, было наиболее важным с точки зрения энергоэффективности. [14] Изоляция, в частности, была основным фактором экономии энергии во время эксплуатации здания, и для принятия обоснованного решения об изоляционном материале требовался анализ жизненного цикла. [14] Фасадная система в этом исследовании снизила потребность здания в энергии с помощью изоляции и гофрированного картона, что пассивно увеличивало солнечное поступление зимой, когда требовалось дополнительное тепло для минимизации потребления энергии, и уменьшало солнечное поступление летом. [14] Это было достигнуто путем установки фасада под стратегическим углом, чтобы позволить ультрафиолетовым лучам проходить только тогда, когда солнце находится под своим нижним зимним углом. Фасад также интегрировал генерацию возобновляемой энергии в саму оболочку, а также накопитель энергии, когда нет активного излучения. [14] После устойчивой реконструкции с новым фасадом, потребность в отоплении здания была смоделирована примерно на 53% ниже базового значения. [14] Низкая потребность в энергии даже превысила требования нового стандарта здания на 2021 год примерно на 45%, что сделало проект адаптируемым и устойчивым к будущему. [14]

Затраты, барьеры и выгоды

Возможные преимущества экологичной модернизации включают в себя:

Возможные препятствия для «зеленой» модернизации включают в себя:

Масштаб зеленой модернизации может быть самым разным. Она может включать определенные системы здания, такие как освещение , или может быть полной реконструкцией всех неструктурных компонентов. Хотя модернизация освещения проста в исполнении и относительно незаметна для жильцов здания, она, как правило, не несет столько выгоды или затрат, как модернизация изоляции. При оценке выгод и затрат зеленой модернизации каждый из этих компонентов должен рассматриваться в рамках проекта в целом.

Хотя зеленые модернизации имеют первоначальные затраты, сумма зависит от того, насколько обширны модернизации. [40] Аналогичным образом, тип модернизации, которая будет реализована, также повлияет на то, как быстро инвестиции окупятся в виде сбережений. Экономическая осуществимость зеленой модернизации зависит от состояния установленных систем существующего здания, предлагаемого проекта, стоимости энергии местной коммунальной сети и климатических условий участка. Любые предоставленные экономические стимулы будут зависеть от того, в какой стране или штате находится проект. Эти стимулы различаются по регионам и могут повлиять на общую осуществимость проекта. В Ирландии, например, было установлено, что «неглубокие» зеленые модернизации экономически осуществимы, но «глубокие» модернизации часто невозможны без правительственной грантовой помощи для компенсации первоначальных капитальных затрат. [41]

ЕС обнаружил, что реализация программ зеленой модернизации приносит пользу в виде «энергетической безопасности, создания рабочих мест, сокращения дефицита топлива, улучшения здоровья и комфорта в помещениях» [10] .

Зеленые модернизации могут нести такие преимущества, как повторное использование существующих строительных материалов . Бетон и сталь имеют одно из самых высоких воплощенных энергетических воздействий среди всех строительных материалов и могут составлять до 60% углерода, используемого при строительстве здания. [42] [43] Они в основном используются в структуре здания, которая обычно остается нетронутой при модернизации.

Большинство типов зеленой модернизации вводят новые строительные материалы в пространство, которые сами могут выделять вредные загрязнители воздуха внутри помещений . Количество, тип и воздействие этих загрязнителей будут зависеть от самого материала, для чего он используется и как он установлен. Часто зеленые модернизации требуют герметизации утечек в оболочке здания, чтобы предотвратить утечку кондиционированного воздуха, но если это не компенсируется увеличением вентиляции, это может способствовать более высокой концентрации загрязнителей воздуха внутри помещений в здании. [44]

Критика

Необходимы технологические разработки

Существует критика эффективности устойчивой реконструкции с точки зрения декарбонизации текущего фонда зданий. Эта критика направлена ​​конкретно на крупномасштабную энергетическую реконструкцию промышленных сооружений. Можно утверждать, что воплощенный и эксплуатационный углерод этих типов зданий значительно больше, чем у небольших жилых или офисных зданий, которые обсуждаются в этой статье. Однако технологии эффективного отопления, охлаждения и питания этих сооружений пока не существуют, и они не могут полностью полагаться на пассивные стратегии из-за более строгих ограничений кодекса. [16] Нельзя ожидать, что эти крупномасштабные здания будут реконструированы, если это невозможно сделать экономически. Этот аргумент влияет на многообещающее глобальное снижение потребления энергии , которое исследователи предлагают для устойчивой реконструкции.

Адаптируемость текущего жилого фонда

Еще одна критика устойчивой реконструкции заключается в том, что не все существующие здания являются хорошими кандидатами на реконструкцию. Проще говоря, сложно улучшить здания, которые были плохо спроектированы с самого начала. Было доказано, что типовые планы этажей с глубокими формами более адаптируемы, чем нестандартные конструкции. [2] Аналогичным образом, высота этажей влияет на способность проектировщика и подрядчика изменять инженерные каналы, что означает, что более высокие здания легче реконструировать. [16] Исследования также показывают, что сооружения, которые квалифицируются как «более качественный» строительный фонд, испытывают более высокие уровни и частоту устойчивой реконструкции. [2] Кажется, для этого есть ряд причин, одна из которых заключается в том, что здания премиум-класса подвергаются модернизации на более ранних этапах своего жизненного цикла, чтобы конкурировать с более новыми устойчивыми зданиями. [2] Можно утверждать, что неустойчиво заменять системы здания на ранних этапах их жизненного цикла, просто чтобы инвестировать в дополнительный воплощенный углерод и выбрасывать старое оборудование на свалку. Однако существует возможность использования «молодых» снятых материалов в низкокачественных реконструкциях в малообеспеченных общинах. [2] В австралийском исследовании с использованием данных за 2007 год было обнаружено, что около 89% всех высококачественных модернизаций были проведены в зданиях, которым было менее 25 лет, а оставшиеся 11% были в возрасте от 26 до 50 лет. [2] Это же исследование показало, что в «наименее желательных» местах хранения реконструкция не проводилась. [2 ]

Социальная справедливость

Этот пробел в улучшении зданий должен быть устранен политиками, чтобы избежать проблемы экологической справедливости с «двухъярусным» рынком. [2] Конечно, премиальный фонд имеет высокие цены на аренду, что стимулирует владельцев инвестировать в него больше, чего нельзя сказать о фонде более низкого качества. Несправедливо и несправедливо, что только жильцы, которые могут позволить себе премиальное жилье, могут жить в гарантированной здоровой и комфортной среде устойчивой реконструкции. Принцип доступности гласит, что устойчивая реконструкция должна быть доступной для широких слоев населения. [15] Кроме того, информация об устойчивой реконструкции должна быть общедоступной и свободно доступной для людей всех уровней дохода, возрастов, рас и т. д., потому что каждый заслуживает равных возможностей жить лучше.

Примеры демонстрационных проектов

Источники технического руководства

Смотрите также

Общий

Энергетика и ОВКВ

Качество внутренней среды

Выбор материала

Стандарты проектирования

Ссылки

  1. ^ Дуглас, Дж. (2006), Модернизация зданий, Butterworth Heinemann, Лондон.
  2. ^ abcdefghijklmnopqr Уилкинсон, Сара. «Анализ потенциала устойчивой модернизации в офисных зданиях премиум-класса». Structural Survey 30.5 (2012): 398-410.
  3. ^ "LEED для существующих зданий: эксплуатация и обслуживание" (PDF) . USGBC . Сентябрь 2008 г.
  4. ^ "EnerPHit - сертификация пассивного дома для модернизации". Passipedia .
  5. ^ «Зеленые шары для существующих зданий». Green Building Institute .
  6. ^ "Финансирование реноваций". ec.europe.eu . 11 марта 2020 г.
  7. ^ ab Najme Hashempour; Roohollah Taherkhani; Mahdi Mahdikhani (2020). «Оптимизация энергоэффективности существующих зданий: обзор литературы». Sustainable Cities and Society . 54 : 101967. doi : 10.1016/j.scs.2019.101967. ISSN  2210-6707. S2CID  214219150.
  8. ^ abc Хендерсон, Шона (2012). Приближение к нулевой чистой энергии в существующем жилье. CMHC. OCLC  818083818.
  9. ^ Рехмаашини Джагараджан; Мат Наим Абдулла Мохд Асмони; Абдул Хаким Мохаммед; Мохд Надзри Джаафар; Дженис Ли Йим Мэй; Майзан Баба (2017). «Зеленая модернизация – обзор текущего состояния, реализаций и проблем». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 67 : 1360–1368. дои : 10.1016/j.rser.2016.09.091. ISSN  1364-0321.
  10. ^ ab D'Agostino, Delia; Zangheri, Paolo; Castellazzi, Luca (18 января 2017 г.). «На пути к зданиям с почти нулевым потреблением энергии в Европе: акцент на модернизацию нежилых зданий». Energies . 10 (1): 117. doi : 10.3390/en10010117 .
  11. ^ Ван, На; Фелан, Патрик Э.; Гонсалес, Хорхе; Харрис, Чиоке; Хенце, Грегор П .; Хатчинсон, Роберт; Ланжевен, Джаред; Лазарус, Мэри Энн; Нельсон, Брент; Пайк, Крис; Рот, Курт; Рауз, Дэвид; Сойер, Карма; Селковиц, Стивен (июль 2017 г.). «Десять вопросов, касающихся будущих зданий за пределами нулевой энергии и углеродной нейтральности». Строительство и окружающая среда . 119 : 169–182. doi : 10.1016/j.buildenv.2017.04.006 . S2CID  114507650.
  12. ^ Министерство энергетики США, Тенденции энергоэффективности в жилых и коммерческих зданиях, https://www1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/corporate/bt_stateindustry.pdf
  13. ^ abcdefgh Тодорович, Мария С. и др. «Комплексная и устойчивая глубокая энергетическая реновация исторического здания с помощью BPS, энергоэффективности и возобновляемых источников энергии — пример». Энергия и здания, т. 95, 2015, стр. 130–37, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2014.11.011.
  14. ^ abcdefghijklmno Заттлер, Стефан и Дорис Остеррайхер. «Оценка мер устойчивого строительства при реконструкции зданий — сравнение жизненного цикла обычных и многофункциональных фасадных систем в комплексе социального жилья». Устойчивость (Базель, Швейцария), т. 11, № 16, 2019, стр. 4487–, https://doi.org/10.3390/su11164487.
  15. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac Миккайтите, Айсте и др. «Концептуальная модель устойчивой реконструкции зданий». Международный журнал стратегического управления недвижимостью, т. 12, № 1, 2008 г., стр. 53–68, https://doi.org/10.3846/1648-715X.2008.12.53-68.
  16. ^ abcdefg Тодорович, Мария. «Крупномасштабное строительство комплексной реконструкции жилых/муниципальных ВИЭ и потребности в НИОКР в области проектирования систем HVAC». ASHRAE Transactions, т. 118, № 1, январь 2012 г., стр. 50+. Gale Academic OneFile, link.gale.com/apps/doc/A295268197/AONE?u=mlin_oweb&sid=googleScholar&xid=9198eb60. Доступно 30 ноября 2022 г.
  17. ^ ab Sharma, Nitish Kumar. «Устойчивый строительный материал для зеленого строительства, сохранения и реконструкции зданий». Int. J. Adv. Sci. Technol 29 (2020): 5343-5350.
  18. ^ Болдуин, Р. (1996) Экологическая оценка и управление зданиями. В: Труды Международного семинара CIB TG, Строительство и окружающая среда в Центральной и Восточной Европе, Варшава, октябрь
  19. ^ Keeping, M. и Shiers, D. (1996) «Зеленая» реконструкция коммерческой недвижимости, Facilities, 14(3/4), стр. 15–19.
  20. ^ Ситар, М., Дин, К. и Кристья, К. (2006) Существующий жилой фонд – новые возможности реконструкции; случай обновления многоквартирного дома в Мариборе. Исследовательский отчет, представленный на конференции «Жилищное строительство в расширяющейся Европе: теория, политика, участие и реализация» (ENHR). Институт городского планирования Республики Словения, июль 2006 г., Словения.
  21. ^ Бу, Шаньшань; Шен, Джеффри (2013). «Критический обзор зеленого дизайна модернизации». Iccrem 2013. С. 150–158. doi :10.1061/9780784413135.014. ISBN 9780784413135.
  22. ^ Фабрицио Ашоне, Никола Бьянко, Роза Франческа Де Маси, Маргерита Мастеллоне, Джерардо Мария Мауро, Джузеппе Петер Ваноли (2020). «Роль поведения жильцов в влиянии на осуществимость энергетической реконструкции жилых зданий: типичные эффективные модернизации, скомпрометированные типичными неправильными привычками». Энергия и здания . 223 : 110217. doi : 10.1016/j.enbuild.2020.110217. ISSN  0378-7788. S2CID  224941950.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  23. ^ "Модернизация освещения штаб-квартиры Министерства энергетики США" (PDF) . Министерство энергетики США, Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии . 2018 . Получено 12.03.2022 .
  24. ^ "Исследование случая: Сокращение энергопотребления за счет улучшения освещения" (PDF) . EPA, Federal Green Challenge . 2014 . Получено 2022-03-12 .
  25. ^ Гордон Лоури (2016). «Заявления об экономии энергии для управления освещением в коммерческих зданиях» (PDF) . Энергия и здания . 133 : 489–497. doi :10.1016/j.enbuild.2016.10.003. ISSN  0378-7788.
  26. ^ Луис Перес-Ломбард, Хосе Ортис, Кристина Пут (2008). «Обзор информации о потреблении энергии в зданиях». Энергия и здания . 40 (3): 394–398. doi :10.1016/j.enbuild.2007.03.007. hdl : 11441/99152 . ISSN  0378-7788. S2CID  56381644.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  27. ^ Асаи, С. Расул; Шарафян, Амир; Эррера, Омар Э.; Бломерус, Пол; Мерида, Уолтер (май 2018 г.). «Жилой фонд в странах с холодным климатом: проблемы конверсии зданий с чистым нулевым уровнем выбросов». Прикладная энергетика . 217 : 88–100. doi :10.1016/j.apenergy.2018.02.135.
  28. ^ https://www.smacna.org/docs/default-source/technical-resources/hvac-duct-air-leakage-9-12-19.pdf [ мертвая ссылка ]
  29. ^ "Вентиляция | Город Эдмонтон". www.edmonton.ca . Получено 2022-03-26 .
  30. ^ Садинени, Суреш Б.; Мадала, Шрикант; Бём, Роберт Ф. (октябрь 2011 г.). «Энергосбережение в пассивных зданиях: обзор компонентов оболочки зданий». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 15 (8): 3617–3631. doi :10.1016/j.rser.2011.07.014.
  31. ^ Канада, Природные ресурсы (2014-03-06). «Сохранение тепла внутри — Раздел 4: Комплексный контроль утечки воздуха в вашем доме». www.nrcan.gc.ca . Получено 2022-03-26 .
  32. ^ Робинсон, П. Д.; Г. Хатчинс, М. (август 1994 г.). «Передовая технология остекления для зданий с низким потреблением энергии в Великобритании». Возобновляемая энергия . 5 (1–4): 298–309. doi :10.1016/0960-1481(94)90387-5. ISSN  0960-1481.
  33. ^ Джермин, Денвер; Ричман, Рассел (март 2016 г.). «Процесс разработки стратегий глубокой модернизации энергоснабжения для типологий односемейных домов: три примера из Торонто». Энергия и здания . 116 : 522–534. doi :10.1016/j.enbuild.2016.01.022.
  34. ^ «Исследования случаев использования зеленых крыш — Технические службы сохранения, Служба национальных парков».
  35. ^ Коннелли, М.; Ходжсон, М. (октябрь 2015 г.). «Экспериментальное исследование характеристик звукопоглощения растительных крыш». Строительство и окружающая среда . 92 : 335–346. doi :10.1016/j.buildenv.2015.04.023. ISSN  0360-1323.
  36. ^ Берарди, Умберто (июнь 2016 г.). «Преимущества наружного микроклимата и экономия энергии в результате модернизации зеленых крыш». Энергия и здания . 121 : 217–229. doi :10.1016/j.enbuild.2016.03.021. ISSN  0378-7788.
  37. ^ HF Castleton, V. Stovin, SBM Beck, JB Davison, Зеленые крыши; экономия энергии в зданиях и потенциал для модернизации , Energy and Buildings, том 42, выпуск 10, 2010, страницы 1582–1591, ISSN 0378-7788, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2010.05.004
  38. ^ Ренато Кастилья Фейтоса, Сара Дж. Уилкинсон, Снижение теплового стресса с помощью модернизации зеленой крыши и зеленой стены , Строительство и окружающая среда, том 140, 2018, страницы 11–22, ISSN 0360-1323, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2018.05.034
  39. ^ Хутман, Томас (2013). Проектирование с нулевым потреблением энергии: руководство по коммерческой архитектуре. John Wiley & Sons. ISBN 978-1-118-34848-2. OCLC  775591941.
  40. ^ Таринду Прабата, Касун Хеваге, Хируши Карунатилаке, Рехан Садик, Модернизировать или нет? Принятие решений по модернизации энергосистемы с учетом жизненного цикла канадских жилых домов , Энергия и здания, том 226, 2020, 110393, ISSN 0378-7788, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2020.110393
  41. ^ Пол Моран, Джон О'Коннелл, Джейми Гоггинс, Устойчивая модернизация энергоэффективности по мере перехода жилых зданий к стандартам зданий с почти нулевым потреблением энергии (NZEB) , Энергетика и здания, том 211, 2020, 109816, ISSN 0378-7788, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2020.109816
  42. ^ Син Су, Сюй Чжан, Подробный анализ воплощенной энергии и выбросов углерода в жилых зданиях со стальными конструкциями в Китае , Энергия и здания, Том 119, 2016, Страницы 323–330, ISSN 0378-7788, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.03.070
  43. ^ Джейми Гоггинс, Треза Кин, Алан Келли, Оценка воплощенной энергии в типичных железобетонных строительных конструкциях в Ирландии , Энергия и здания, том 42, выпуск 5, 2010, страницы 735–744, ISSN 0378-7788, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2009.11.013
  44. ^ Лю, Чжэ; Йе, Вэй; Литтл, Джон К. (июнь 2013 г.). «Прогнозирование выбросов летучих и полулетучих органических соединений из строительных материалов: обзор». Строительство и окружающая среда . 64 : 7–25. doi :10.1016/j.buildenv.2013.02.012. ISSN  0360-1323.

Дальнейшее чтение

На эту тему опубликовано несколько книг, рассчитанных на разную аудиторию, например:

Внешние ссылки