stringtranslate.com

Низкоэнергетический дом

См. подпись
Термограмма сравнивает тепловое излучение окон и стен двух зданий: экологически устойчивого, низкоэнергетического пассивного дома (справа) и обычного дома .

Низкоэнергетический дом характеризуется энергоэффективным дизайном и техническими характеристиками, которые позволяют обеспечить высокий уровень жизни и комфорт при низком энергопотреблении и выбросах углекислого газа. Традиционные системы отопления и активного охлаждения отсутствуют или их использование вторично. [1] [2] Здания с низким энергопотреблением можно рассматривать как примеры устойчивой архитектуры . Дома с низким энергопотреблением часто имеют активную и пассивную солнечную конструкцию и компоненты, которые снижают энергопотребление дома и минимально влияют на образ жизни жителей. По всему миру компании и некоммерческие организации предоставляют рекомендации и выдают сертификаты, гарантирующие энергетическую эффективность зданий, их процессов и материалов. Сертификаты включают пассивный дом, BBC — Bâtiment Basse Consommation — Effinergie ( Франция ), дом с нулевым выбросом углерода ( Великобритания ) и Minergie ( Швейцария ). [3]

По состоянию на 2008 год только на здания приходилось 38% всех выбросов парниковых газов (ПГ) от человека, причем 20% приходилось на жилые здания и 18% на коммерческие здания. [4] По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), строительство является сектором, который представляет наиболее экономически эффективные возможности для сокращения выбросов парниковых газов. [5]

Фон

В 1970-х годах исследования зданий с низким энергопотреблением проводились в Дании , Швеции , Германии , Канаде и США . Реализация стандартизированных концепций энергоэффективных зданий в каждой стране развивалась по-разному. [6]

Канада

В конце 1970-х годов провинция Саскачеван заключила контракт с Исследовательским советом Саскачевана на проектирование и строительство пассивного солнечного дома, подходящего для экстремального климата канадских прерий , где зимние температуры могут опускаться до минус 40 градусов по Цельсию (-40°F). [7] Результатом проекта стало строительство Дома-заповедника Саскачевана в Реджайне в 1977 году командой под руководством инженера Гарольда Орра . [8] В рамках проекта был разработан воздухообменник с рекуперацией тепла (HRV), рекуператор горячей воды и устройство с воздуходувной дверью для измерения герметичности здания - методы, которые стали обычным явлением в зданиях с низким энергопотреблением в других частях мира. [9] Орр впоследствии применил многие из этих методов для модернизации существующих зданий с целью повышения энергоэффективности. [10] [11]

Германия

Спровоцированная в 1970-х годах первым энергетическим кризисом и растущим экологическим сознанием, энергосбережение становилось все более важным в Германии. [12] В 1977 году был принят первый в стране строительный стандарт, связанный с энергетикой. Немецкий институт пассивных домов представил первый сертифицированный пассивный дом в 1990 году. Годовая потребность в отоплении была введена в качестве важного параметра третьим Постановлением Германии о теплоизоляции (1995 г.). Однако в 2013 году в Германии не было четких юридических требований по стандарту строительства зданий с низким энергопотреблением. По мнению Марии Панайотиду и Роберта Дж. Фуллера, определения, политика и деятельность по строительству зданий с нулевым потреблением энергии должны быть ясными. [13] Директива Европейского Союза по энергоэффективности требует, чтобы начиная с 2021 года можно было строить только здания с низким энергопотреблением. [14]

Великобритания

Изменения в национальной политике произошли с мая 2015 года в Великобритании. Одним из наиболее значительных стал отказ от Кодекса экологически чистого жилья (CfSH) как системы оценки и поощрения улучшений в экологическом проектировании жилищ. [15] Это привело к отказу от схемы кодекса, которая обеспечивала структуру уровней достижений и которой проектировщики с низким энергопотреблением могли стремиться достичь или превзойти. Хотя законодательство по энергосбережению все еще существует в строительных нормах , [16] отсутствуют подходящие стандарты, выходящие за рамки основных правил. В результате Стандарт пассивного дома может расширить свое влияние и влияние на энергоэффективные дома. [17]

Соединенные Штаты

Интерес к зданиям с низким энергопотреблением возрос в Соединенных Штатах, в первую очередь из-за роста цен на энергию, снижения затрат на локальные системы возобновляемой энергии и растущей обеспокоенности по поводу изменения климата. Калифорния требует, чтобы к 2020 году все новые жилые дома имели нулевую чистую энергию. [1]

Типы

Дома с низким энергопотреблением имеют широкое определение, но обычно они известны как дома с более низким энергопотреблением, чем обычные здания, регулируемые национальными строительными нормами. Термин «низкоэнергетический дом» используется в некоторых странах для обозначения конкретного типа здания. [18]

Дом с низким энергопотреблением – это ориентир, который редко указывается в фактических значениях (тепловая нагрузка или минимум отопления). Пассивный дом – это стандарт с конкретными рекомендациями по экономии тепловой энергии.

На одном конце спектра находятся здания со сверхнизкими требованиями к отоплению помещений, которые требуют низкого уровня импортируемой энергии (даже зимой), приближаясь к автономному зданию . На противоположном конце находятся здания, в которых предпринимается мало попыток снизить потребность в отоплении помещений и которые зимой потребляют большое количество импортируемой энергии. Хотя это может быть уравновешено высоким уровнем производства возобновляемой энергии в течение года, в зимний период это предъявляет более высокие требования к национальной энергетической инфраструктуре.

Национальные стандарты

Термин «дома с низким энергопотреблением» может относиться к национальным строительным стандартам. [19] Эти стандарты иногда направлены на ограничение энергии, используемой для отопления помещений , которая является крупнейшим потребителем энергии во многих климатических зонах . Другие виды использования энергии также могут регулироваться. История проектирования пассивных солнечных зданий дает международный взгляд на одну из форм развития и стандартов зданий с низким энергопотреблением.

Европа

Стандарты для зданий с низким энергопотреблением в Европе действуют по-разному в каждой стране, и не существует общей сертификации или законодательства для зданий с низким энергопотреблением, действующего во всех государствах-членах ЕС. Директива об энергетической эффективности зданий (EPBD) была опубликована в 2002 году и вступила в силу в январе 2003 года .

Норвегия

В NS 3700, проекте официального стандарта, определены здания с низким энергопотреблением. Что касается энергоэффективности зданий, обсуждаются два альтернативных варианта оценки использования первичной энергии:

Дания

Дома с низким энергопотреблением определены в Национальных строительных нормах и правилах строительства 08 и разделены на два класса. Они регулируются в главе 7.2.4 нормативных актов: Низкое энергопотребление.

Германия

Дома с низким энергопотреблением, сертифицированные по RAL-GZ 965, имеют на 30 процентов меньшие тепловые потери, чем это предусмотрено EnEV, национальным строительным кодексом. Другие критерии касаются изоляции , герметичности и вентиляции . Здания с низким энергопотреблением могут быть сертифицированы по RAL-GZ 965 при планировании или строительстве. [18]

Швейцария

Здания с низким энергопотреблением могут получить сертификат Minergie , «знак качества для новых и отремонтированных зданий». Стандарт Minergie требует, чтобы потребление энергии в зданиях не превышало 75 процентов от среднего энергопотребления здания, а потребление ископаемого топлива не превышало 50 процентов от среднего показателя. [21]

Северная Америка

Директива Европейского Союза внесла ясность в строительство домов с низким энергопотреблением в Европе, и значительная часть дискуссий о строительстве с нулевым потреблением энергии в Северной Америке ведется Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии США (NREL). [22]

Программа Energy Star является крупнейшим органом сертификации домов и потребительских товаров с низким энергопотреблением в США. Хотя дома, сертифицированные Energy Star, потребляют как минимум на 15 процентов меньше энергии, чем стандартные новые дома, построенные в соответствии с Международным жилищным кодексом, они обычно достигают 20-процентного показателя энергоэффективности. до 30-процентной экономии. [23] В 2008 году Министерство энергетики США представило программу по распространению жилья с нулевым потреблением энергии по всей стране. [24]

Канадские строители могут использовать ряд стандартов, маркировок и программ сертификации, чтобы продемонстрировать высокий уровень энергоэффективности в конкретном проекте. К ним относятся:

В Британской Колумбии вышеуказанные программы соответствуют Энергетическому кодексу Британской Колумбии , провинциальному постановлению, стимулирующему (или требующему) уровень энергоэффективности в новом строительстве, выходящий за рамки базового строительного кодекса. Кодекс был разработан как техническая дорожная карта, призванная помочь провинции достичь цели по строительству всех новых зданий с нулевым потреблением энергии к 2032 году.

Препятствия и проблемы

Энергоэффективное жилье влияет на качество воздуха в помещении . Воздухонепроницаемые дома будут задерживать внутри себя загрязняющие вещества, независимо от того, производятся ли они внутри или снаружи помещения, что приводит к увеличению воздействия на человека и потенциальным проблемам со здоровьем. [29] [30]

Энергоэффективный дизайн часто опирается на новые технологии и методы. Это может создавать технические препятствия в дополнение к социальным, культурным и экономическим нетехническим препятствиям. [17]

Здания, спроектированные с учетом высокой энергоэффективности, не всегда соответствуют целям проектирования; Различные причины приводят к такому разрыву в производительности .

Технологии

Проектирование зданий с низким энергопотреблением считается важным для повышения эффективности использования ресурсов и уменьшения глобального изменения климата, связанного со сжиганием ископаемого топлива . Проектирование предполагает две общие стратегии: сведение к минимуму потребности в использовании энергии в зданиях (особенно для отопления и охлаждения) посредством энергоэффективных мер (EEM) и внедрение возобновляемых источников энергии и других технологий (RET) для удовлетворения оставшихся энергетических потребностей. EEM включают в себя ограждающие конструкции , внутренние условия и системы обслуживания зданий; RET включают фотоэлектрические или интегрированные в здания фотоэлектрические системы, ветряные турбины , солнечные тепловые системы (солнечные водонагреватели), тепловые насосы , а также системы централизованного отопления и охлаждения. Воздействия включают затраты в течение жизненного цикла, воздействие на окружающую среду, а также изменение климата и проблемы социальной политики. [31] Лучшие конструкции с низким энергопотреблением предлагают жильцам лучшую окружающую среду и более стабильный, контролируемый тепловой комфорт в дополнение к снижению затрат на электроэнергию.

Выбросы ПГ, связанные со строительством зданий, происходят в основном от:

  1. Производство материалов (например, бетона)
  2. Транспортировка материалов
  3. Перевозка отходов от сноса
  4. Обработка отходов от сноса

Строительство, реконструкция и демонтаж типичного здания в среднем приводит к выбросам 1 000–1 500 кг CO 2 экв/м 2 ( только при строительстве около 500 кг CO 2 экв/м 2 ).

Стратегии, применяемые низкоуглеродными зданиями для сокращения выбросов парниковых газов во время строительства, включают:

  1. Уменьшите количество используемых материалов
  2. Выбирайте материалы с низкими коэффициентами выбросов (например, переработанные материалы).
  3. Выбирайте поставщиков материалов как можно ближе к строительству.
  4. Направляйте отходы от сноса на переработку, а не на свалки или сжигание.

Энергоэффективность

Снижение энергопотребления более выгодно с экологической и финансовой точки зрения, чем увеличение производства на месте для достижения цели по снижению энергопотребления. Чем меньше дом потребляет, тем меньшая система возобновляемой энергии ему требуется, чтобы достичь чистого нуля. Энергоэффективность всегда должна быть основной стратегией проектирования дома с низким энергопотреблением. [1]

Улучшения

Пассивный солнечный дизайн и ландшафтный дизайн

Пассивный солнечный дизайн здания и энергоэффективный ландшафтный дизайн поддерживают энергосберегающий дом в сохранении и могут интегрировать его в район и окружающую среду. Использование методов пассивного солнечного строительства , при которых здания имеют компактную форму, чтобы уменьшить площадь поверхности, а главные окна ориентированы к экватору ( на юг в Северном полушарии и на север в Южном полушарии ), максимизирует пассивное солнечное усиление . Однако получение солнечной энергии (особенно в умеренном климате ) является второстепенным по сравнению с минимизацией общих потребностей дома в энергии. При высоких температурах избыток тепла может создать некомфортные условия в помещении. Пассивные альтернативы системам кондиционирования воздуха, такие как вентиляция, зависящая от температуры, доказали свою эффективность в регионах с потребностями в охлаждении. [32] Другие методы уменьшения избыточного солнечного тепла включают в себя бризы-солеи , деревья , пристроенные беседки с виноградными лозами , вертикальные сады и зеленые крыши .

Хотя дома с низким энергопотреблением могут быть построены из плотных или легких материалов, внутренняя тепловая масса обычно включается для снижения пиковых летних температур, поддержания стабильных зимних температур и предотвращения возможного перегрева весной или осенью, прежде чем более высокий угол солнечного света «затенит» полуденное воздействие стены. и проникновение в окно. Цвет внешней стены (если поверхность позволяет выбор), отражение или поглощение зависит от преобладающей круглогодичной температуры наружного воздуха. Использование лиственных деревьев и решетчатых (или самоприкрепляющихся) виноградных лоз может помочь в умеренном климате.

Освещение и электроприборы

Чтобы свести к минимуму общее потребление первичной энергии, первыми решениями, которые следует использовать в дневное время, являются пассивное и активное дневное освещение . Для дней с низкой освещенностью, помещений, не освещенных дневным светом, и в ночное время, устойчивый дизайн освещения с использованием источников с низким энергопотреблением (таких как компактные люминесцентные лампы стандартного напряжения и твердотельное освещение со светодиодными лампами , OLED и полимерными светодиодами и низковольтными можно использовать лампы накаливания , компактные металлогалогенные , ксеноновые и галогенные лампы ).

Наружное охранное и ландшафтное освещение на солнечной энергии с солнечными батареями на каждом светильнике или подключением к центральной солнечной панели доступны для садов и наружных нужд. Низковольтные системы можно использовать для более контролируемого (или независимого) освещения, потребляя меньше электроэнергии, чем обычные светильники и лампы. Таймеры, датчики движения и дневного освещения еще больше снижают потребление энергии и световое загрязнение .

Бытовая техника, прошедшая независимые испытания на энергоэффективность и получившая сертификационные знаки Ecolabel для снижения потребления электроэнергии и природного газа, а также маркировку выбросов углекислого газа при производстве, является предпочтительным для домов с низким энергопотреблением. Другими сертификационными знаками являются Energy Star и EKOenergy .

Смотрите также

Здания

Воздух и температура

Солнечная

Устойчивое развитие

Стандарты энергоэффективности

Рекомендации

  1. ^ abc Томас, Уолтер Д.; Даффи, Джон Дж. (1 декабря 2013 г.). «Энергетические характеристики домов с нулевым и близким к нулю потреблением энергии в Новой Англии». Энергия и здания . 67 : 551–558. doi :10.1016/j.enbuild.2013.08.047. ISSN  0378-7788.
  2. ^ Вайсенбергер, Маркус; Йенш, Вернер; Ланг, Вернер (01 июня 2014 г.). «Совпадение оценки жизненного цикла и зданий с почти нулевым потреблением энергии: пример Германии». Энергия и здания . 76 : 551–557. дои : 10.1016/j.enbuild.2014.03.028 . ISSN  0378-7788.
  3. ^ «Международная ассоциация пассивных домов | Критерии» . пассивный дом-international.org . Проверено 7 апреля 2019 г.
  4. ^ Агентство по охране окружающей среды США. 2008. Инвентаризация выбросов и поглотителей парниковых газов в США: 1990-2006 гг., с. ES8.
  5. ^ МГЭИК. 2007. Обобщающий отчет об изменении климата за 2007 год, стр. 59.
  6. ^ «Европейское внедрение пассивных домов» (PDF) . пибп.пл. ​Проверено 10 декабря 2018 г.
  7. ^ Хак, Николь (05 августа 2015 г.). «Движение «пассивного дома» добилось успеха в Германии, но не в Саскачеване, где оно началось». Новости ЦБК . Архивировано из оригинала 02 января 2017 г. Проверено 8 октября 2023 г.
  8. ^ Орр, Гарольд (05.10.2020). «Главный дизайнер дома, вдохновившего мировое движение пассивных домов, размышляет о проекте, с которого все началось». ЭкоДом . Проверено 8 октября 2023 г.
  9. ^ Проктер, Дон (29 ноября 2017 г.). «Пассивный дом в прерии, Дом-заповедник Саскачевана». Журнал коммерции . Проверено 8 октября 2023 г.
  10. ^ Холладей, Мартин (14 августа 2009 г.). «История модернизации бензопилы». Консультант по экологическому строительству . Архивировано из оригинала 16 октября 2018 г. Проверено 8 октября 2023 г.
  11. ^ Генри, Майк (9 августа 2013 г.). «Модернизация суперизоляции Гарольда Орра». Устойчивый дом . Архивировано из оригинала 11 марта 2017 г. Проверено 8 октября 2023 г.
  12. ^ "Базисвиссен Бауфизик" (PDF) . newbooks-services.de . Проверено 10 декабря 2018 г.
  13. ^ Панайотиду, Мария; Фуллер, Роберт Дж. (1 ноября 2013 г.). «Прогресс в ZEB - обзор определений, политики и строительной деятельности». Энергетическая политика . 62 : 196–206. doi :10.1016/j.enpol.2013.06.099. ISSN  0301-4215.
  14. ^ "32010L0031 - Рихтлиния (ЕС) 31/2010" . jurion.de . Проверено 10 декабря 2018 г.
  15. ^ «Государственная политика на 2010–2015 годы: энергоэффективность в зданиях» . GOV.UK. ​Проверено 10 декабря 2018 г.
  16. ^ «Экономия топлива и энергии: утвержденный документ L» . GOV.UK. ​Проверено 10 декабря 2018 г.
  17. ^ Аб Питтс, Адриан (февраль 2017 г.). «Пассивные дома и здания с низким энергопотреблением: барьеры и возможности для будущего развития в практике Великобритании». Устойчивость . 9 (2): 272. дои : 10.3390/su9020272 .
  18. ^ ab «Здания с низким энергопотреблением в Европе - стандарты, критерии и последствия». lup.lub.lu.se . Проверено 10 декабря 2018 г.
  19. ^ Раад З. Хомод, (2014) «Оценка энергосбережения и развязки для различных AHU (установок кондиционирования воздуха) и стратегий управления в жарком и влажном климатическом регионе Ирака» Energy, 74 (2014) 762-774
  20. ^ Европейская комиссия, «ДИРЕКТИВА 2002/91/EC ЕВРОПЕЙСКОГО ПАРЛАМЕНТА И СОВЕТА от 16 декабря 2002 г. об энергетической эффективности зданий», Официальный журнал Европейских сообществ, 2003 г.
  21. ^ "Минергия Швейц" . Проверено 10 декабря 2018 г.
  22. ^ Коул, Рэймонд Дж.; Федорук, Лаура (2015). «Переход от зданий с нулевой чистой энергией к зданиям с чистой положительной энергией». Строительные исследования и информация . 43 : 111–120. дои : 10.1080/09613218.2014.950452. S2CID  108636555.
  23. ^ «Особенности новых домов, соответствующих требованиям ENERGY STAR». - EnergyStar.gov, дата обращения 7 марта 2008 г.
  24. ^ «О вызове строителей». Архивировано 3 сентября 2011 г. в Wayback Machine — март 2008 г. Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии, Министерство энергетики США. Проверено 7 марта 2008 г.
  25. ^ «Программа маркировки дома Net Zero» . Проверено 18 мая 2019 г.
  26. ^ «О наших программах». Построена Зеленая Канада . Проверено 18 мая 2019 г.
  27. ^ "Дома, сертифицированные Energy Star" . Природные ресурсы Канады . 15 марта 2011 г. Проверено 18 мая 2019 г.
  28. ^ "Канадский институт пассивного дома" . Проверено 18 мая 2019 г.
  29. ↑ Никулита-Хирзель, Элен (16 марта 2022 г.). «Последние тенденции накопления загрязняющих веществ на угрожающих уровнях в энергоэффективных жилых зданиях с механической вентиляцией и без нее: обзор». Международный журнал экологических исследований и общественного здравоохранения . 19 (6): 3538. doi : 10.3390/ijerph19063538 . ISSN  1660-4601. ПМЦ 8951331 . ПМИД  35329223. 
  30. ^ Агентство безопасности здравоохранения Великобритании (2024 г.) [1 сентября 2012 г.]. «Глава 5: Влияние политики в области изменения климата на качество окружающей среды и здоровье помещений в жилищном секторе Великобритании». Влияние изменения климата на здоровье (HECC) в Великобритании: отчет 2023 г. (опубликовано 15 января 2024 г.).
  31. ^ Ли, Дэнни Х.В.; Ян, Лю; Лам, Джозеф К. (01 июня 2013 г.). «Здания с нулевым энергопотреблением и последствия для устойчивого развития – обзор». Энергия . 54 : 1–10. doi :10.1016/j.energy.2013.01.070. ISSN  0360-5442.
  32. ^ Реда Ф., Туоминен П., Хедман О., Ибрагим МГЕ: «Жилые здания с низким энергопотреблением в Нью-Борг-эль-Араб: оценка энергии на основе моделирования и исследований». Энергетика и строительство , Том 93, 15 апреля 2015 г., стр. 65–82.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Примеры