Сохранить тепло: как строят дома по энергоэффективным технологиям

Строительство — одна из самых перспективных отраслей в сфере применения принципов устойчивого развития (ESG). В мире активно развивается так называемое «зеленое» строительство, а технологии с приставкой «эко» все чаще применяются девелоперами при возведении современных жилых объектов, а также офисных и торговых помещений.

В массовом сегменте «зеленые» технологии пока ограничиваются вопросами энергоэффективности, но все больше покупателей начинают обращать внимание на различные экотехнологии. К ним относится строительство энергоэффективных «теплых» домов, которые позволяют лучше сохранять тепло и уменьшить потребление энергии на обогрев дома.

14 октября 2021 года РБК проведет конгресс ESG–(Р)Эволюция. В нем примут участие руководители крупнейших российских и мировых компаний, а также главы ведомств, отвечающих за ESG-повестку. Мероприятие будет первым крупным форумом по ESG в России. Чтобы принять в нем участие, пройдите по ссылке.

Что такое энергопассивный дом

Термином «энергопассивный дом» обозначают жилое строение, теплоэффективность которого с учетом потерь тепла через пол, стены, потолок, двери и окна на 30% выше, чем у стандартных коттеджей. Уже на этапе подготовки проекта энергоэффективного дома следует стремиться к минимальным потерям тепла во всех этих составляющих здания. Так достигается баланс между выгодой в эксплуатации и специальным дополнительным утеплением.

Эксперты в статье:

• Илья Бузик, руководитель отдела авторского надзора Градостроительного института пространственного моделирования городов «Гипрогорпроект»
• Станислав Лобанов, директор по маркетингу управления недвижимости компании Millhouse
• Олег Новосад, директор департамента загородной недвижимости компании «Инком-Недвижимость»

Энергопассивными считаются дома, в которых энергия для поддержания здорового климата в помещении снижена до максимально низкого уровня. Такие здания практически энергонезависимы. Тепловые потери пассивного дома составляют менее 15 кВт час на 1 кв. м в год. При этом, в обычных домах на обогрев тратится до 300 кВт час на 1 кв. м в год, поясняет руководитель отдела авторского надзора Градостроительного института пространственного моделирования городов «Гипрогорпроект» Илья Бузик.

Считается, что энергопассивные дома — самые совершенные с точки зрения комфорта внутреннего климата помещений. При их строительстве применяются современные строительные материалы и конструкции и новейшее инженерное оборудование. «Но у таких домов есть два минуса — высокая себестоимость и очень небольшое число проектировщиков и строителей, которые владеют всеми нужными технологиями. Технологических решений в России пока мало, так как из-за дороговизны этим не занимаются и необходимые компетенции у специалистов отсутствуют», — замечает директор департамента загородной недвижимости компании «Инком-Недвижимость» Олег Новосад.

«Энегропассивный дом предполагает наличие надежной теплоизоляции и системы вентиляции с рекуперацией, продуманное расположение окон и их высокую сопротивляемость температурным воздействиям, воздухонепроницаемость и проектирование без тепловых мостов», — говорит директор по маркетингу управления недвижимости компании Millhouse Станислав Лобанов.

Что такое энергопассивный дом

Строительство энергопассивного дома предполагает некоторый план действий еще на стадии проектирования. Нужно учесть использование солнечной энергии, максимальную естественную инсоляцию здания, сделать упор на внутренние источники тепла и рекуперацию. В теплое время года использование кондиционера минимизируется за счет затенения зданий, использования зеленых насаждений в качестве естественного барьера. Так же важно соблюдение принципов зонирования территории, правильной геометрии здания и ориентации по сторонам света.

Особенности строительства

Часто под энергопассивным и экологичным домом подразумеваются здания, построенные из традиционных природных материалов или переработанных отходов — газобетона, дерева, каменя, кирпича, хотя каменные дома холодные, а некоторые современные утеплители не являются природными материалами. В последнее время стали появляться энергопассивные дома из продуктов переработки неорганического мусора — бетона, стекла и металла. В Германии построены заводы по переработке подобных отходов в строительные материалы для энергоэффективных зданий.

Технология пассивного дома предусматривает эффективную теплоизоляцию всех ограждающих поверхностей — не только стен, но и пола, потолка, чердака, подвала и фундамента. В пассивном доме формируется высокоэффективная наружная теплоизоляция ограждающих поверхностей.

Снаружи дом герметичен — окна не должны открываться. Крыша в таких домах, как правило, плоская, с белым покрытием для отражения солнечного света летом. Внутри же напротив, материал должен быть открыт, накапливать и отдавать тепло зимой и сохранять прохладу в летний период.

Вентиляция и проветривание в таких домах осуществляются через рекупиратор (теплообменник), с отводом лишнего тепла. Нагрев воды в зимнее время проводится при помощи теплового насоса, который использует тепло земли и установлен ниже глубины промерзания грунта. В энергопассивных домах часто дополнительно используют солнечные батареи, нагрев воды происходит под воздействием тепла солнца и аккумулированной электроэнергии.

Главное — герметичность

Хорошо теплоизолированная оболочка здания сохраняет тепло зимой и обеспечивает приятную прохладу летом. «Использование низкоэмиссионных стекол, «теплых» дистанционных рамок и заполнение межстекольного пространства инертными газами (аргоном и криптоном) в стеклопакетах, а также применение многокамерных ПВХ-профилей уменьшает потери тепла через окна. Расположение окон на южном фасаде и сведение их площадей к минимуму на северном также обеспечивает экономию расхода тепла», — говорит Станислав Лобанов.

Пассивные дома должны быть герметичными, чтобы исключить фильтрацию воздуха через наружную оболочку. «Это позволяет увеличить энергоэффективность, минимизировать сквозняки и повреждения плесенью ограждающих конструкций из-за излишней влаги. Проектирование без тепловых мостов способствует равномерному распределению температуры и тоже исключает разрушения из-за влаги. Кроме того, улучшению энергоэффективности дома способствует система вентиляции с рекуперацией тепла», — говорит Илья Бузик.

Илья Бузик, руководитель отдела авторского надзора Градостроительного института пространственного моделирования городов «Гипрогорпроект»:

— В качестве примера можно привести типовой проект энергоэффективного дома со стенами из деревянного бруса сечением 50х150 мм. Его каркас обшит ориентированными стружечными плитами (ОСП) в полтора раза больше по прочности, чем дерево. Пространства между плитами толщиной 150 мм заполнены, например, пожароустойчивым пеноизолом. Каркас стеклянной галереи изготовлен из фасадного алюминиевого профиля, для остекления применено самоочищающееся бактерицидное стекло толщиной 6 мм. Зеркальное покрытие стекла отражает лучи высокого летнего солнца, защищая стены от перегрева, и хорошо пропускает тепло зимнего солнца, которое ходит низко от горизонта.

В России все на начальном этапе

В России комплексный подход к рациональному использованию ресурсов находится на начальном этапе развития. Проекты, сертифицированные по западным экостандартам, только начинают появляться. Например, в Сколково строится жилая, коммерческая и социальная инфраструктура в соответствии с международными стандартами эко сертификации BREEAM, Well и Fitwel.

«Затраты на возведение такого дома часто превышают обычное строительство примерно на 20% и окупаются в течение 10 лет. Пока энергопассивные дома не имеют массового спроса в России. Застройщики неохотно берут на себя ответственность за энергосбережение. Строительство энергосберегающих домов возможно только по инициативе заказчика, будущего собственника домовладения», — отмечает Олег Новосад.

Энергетические комплексы будущего: внедрение возможно в ближайшие 3 года

Электросети дают сбои во всем мире. Неполадки в их работе оставляют без электричества десятки тысяч человек и ведут к миллиардным убыткам. В таких сферах важно оптимизировать работу за счет новых технологий: уже придумали и начали внедрять умные электросети с цифровыми двойниками. Этот инструмент цифровизации помогает свести риск сбоев к минимуму.

Рассказываем о том, какую выгоду принесет цифровизация компаниям-энергетикам и потребителям электроэнергии.

Что такое умные электросети и цифровые двойники

Умная электросеть с цифровыми двойниками — это интеллектуальная цифровая подстанция и технологии семейства Smart Grid. Такие электросети —

главные компоненты энергетических комплексов будущего. Они надежнее и безопаснее обычных электросетей, более устойчивы к стрессам, реже отказывают.

Технологии Smart Grid – сети электроснабжения с повышенной эффективностью. Источник фото: magazine.neftegaz.ru

«В интеллектуальных энергетических комплексах используют датчики, счетчики, сенсоры и аналитические инструменты. Они в реальном времени собирают и обрабатывают данные о работе подстанции или электросети, помогают следить за состоянием оборудования. Так компании-электроэнергетики смогут полностью контролировать процессы производства и распределения энергии на всех этапах: от электростанции до бытовой розетки дома у потребителя», — рассказал наш эксперт Владимир Максимов.

Цифровые двойники — одна из частей умной энергосети. Это информационные модели действующих производственных объектов: электростанции, подстанции, магистральной сети и т.п.

Цифровые двойники меняют принципы работы энергосистемы. Виртуальные копии реальных объектов, которые имитируют их работу, помогают управлять энергосетями эффективнее.

Как создают цифровые двойники

Цифровой двойник — одна из технологий молодого технологического направления Индустрии 4.0. Это киберфизическая система, которая тесно связывает цифровой мир и физическую реальность.

Развитие интернета вещей и искусственного интеллекта стало мощным толчком для развития технологии создания цифровых двойников. Уже формируются единые подходы к технологиям и терминологическая база.

Создание цифрового двойника проходит в два этапа:

Отладка алгоритмов функционирования объекта или системы

Проверка гипотез: как ведет себя система в пограничных и нештатных ситуациях, когда нормальное функционирование нарушено

Цифровые двойники строят на базе специализированных платформ.

Модели создают с помощью многочисленных датчиков и искусственного интеллекта на основе нейросетей, а также технологий высокоскоростных вычислений на основе разнообразных данных.

Данные в цифровой двойник передают специальные системы: IoT-устройства, контрольно-пропускные пункты и маяки. Еще взаимодействовать с двойником могут люди: технические специалисты и руководители предприятий вводят некоторые данные вручную.

Интерактивный сбор данных с IoT-устройств позволяет в режиме онлайн наблюдать за объектом или процессом и даже управлять ими.

Для извлечения информации применяется ПО, которое детализирует и конкретизирует данные: BMS, CMMS, CAFM.

Например, Apache Kafka вместе со Spark, Storm, Flink или NiFi обеспечивают непрерывную агрегацию и онлайн-обработку эксплуатационных данных. За надежное хранение информации и данных из CAD, CAE, CAM, MRP, ERP, SCM, CRM, SCADA-систем отвечает экосистема Apache Hadoop.

Закономерности в работе сети выявляют при помощи нейросети. Для этого нужны большие массивы данных о работе производственного объекта за определенный период времени. Чтобы оперировать такими объемами информации нужны большие вычислительные мощности. На них можно проводить расчеты в режиме реального времени и постоянно обновлять модели на основе полученных данных. Такие возможности появились сравнительно недавно, поэтому технология цифровых двойников набирает популярность.

Цифровые двойники активно используют еще одну трендовую технологию Индустрии 4.0 — дополненную и виртуальную реальность (AR/VR). С ее помощью моделируют различные ситуации и наглядно представляют внутреннее устройство сложных систем.

Проблемы в энергетике можно решить с помощью цифровизации

В «Россетях» уже действуют 84 цифровые подстанции. Оборудовать всю российскую энергосистему такими комплексами — значит оптимизировать и контролировать производство и распределение энергии, стать экологичнее и энергоэффективнее.

Цифровые электростанции экономят миллиарды рублей. Источник фото: relgrid.com

Цифровизация в России движется медленнее, чем в Европе. Российские энергетики в большинстве остаются консервативным в этом вопросе, но необходимость внедрять умные энергосети становится все острее. Инновации помогут решить такие проблемы в обслуживании и эксплуатации энергетических комплексов:

Сложность контроля энергокомплексов. Большинство энергетических объектов расположено в труднодоступных местах. Добраться до них, чтобы провести технический мониторинг, технически сложно, а иногда невозможно.

Убытки из-за нерационального расхода топлива и электроэнергии. Из-за того, что энергосетевые комплексы сложно контролировать силами сотрудников, расходуется больше ресурсов, чем необходимо. Электростанции вырабатывают энергию с избытком, и при этом теряют деньги.

Нештатные ситуации в связи с поломками. Самостоятельно следить за износом и состоянием оборудования практически невозможно. Установки внезапно ломаются, приводят к авариям. Компании остаются без электроэнергии и несут убытки.

Разберемся, как умные электросети решают эти проблемы энергетической отрасли:

Проще контролировать энергокомплексы с помощью беспилотников. Многие компании уже сейчас контролируют оборудование с помощью дронов, оснащенных камерами и датчиками. Аппараты снимают линии электропередачи, выявляют нарушения и попытки несанкционированного доступа на объекты и передают актуальные данные, чтобы система могла правильно смоделировать цифрового двойника объекта.

Число задач, с которыми будут справляться дроны, вырастет в ближайшие годы, а у компаний появится возможность проводить мониторинг автоматически, с помощью беспилотных устройств.

Дистанционный мониторинг помогает лучше контролировать энергокомплексы и снизить убытки. Внедряя системы на базе интернета вещей (IoT), производители электроэнергии эффективнее используют ресурсы, уменьшают потери электроэнергии и оптимизируют строительство новых мощностей.

Искусственный интеллект и машинное обучение планируют ТОиР и предсказывают аварии. В электроэнергетике уже сейчас используют оборудование на основе искусственного интеллекта. С его помощью оптимизируют управление техническим обслуживанием и ремонтом оборудования (ТОиР).

В основе таких инструментов лежит предиктивная аналитика средствами машинного обучения. Система собирает большие массивы данных, собранных датчиками или дронами и прогнозирует события. Цифровой двойник может отразить полный цикл работы подстанции и показать сроки износа оборудования в зависимости от условий эксплуатации. Благодаря этому предотвращают сбои и аварии на объекте.

Экономическая выгода: спасение миллиардов

По прогнозам исследовательской компании Gartner, все крупные промышленные предприятия начнут использовать цифровых двойников в ближайшие 3 года. И энергетика — не исключение. Компании, которые опробовали инновации, уже убедились, насколько это выгодно.

Одна из территориальных генерирующих компаний России внедрила технологию цифровых двойников и уменьшила ущерб от простоя энергоблоков в 5,5 раз. Благодаря постоянному контролю количество инцидентов на блоках парогазовых установок уменьшилось почти в 3 раза.

Компания «Интер РАО Электрогенерация» внедрила систему мониторинга на базе IoT — интернета вещей, и теперь экономит 130 млрд рублей в год на сокращении перерасхода топлива. По оценкам PwC, к 2025 году совокупных экономический эффект от внедрения IoT в электроэнергетике достигнет 532 млрд рублей.

Одно из европейских энергетических предприятий сэкономило 3,2 миллиона долларов, предупредив аварию на объекте. Система предиктивной аналитики Schneider Electric за месяц предсказала сбой в работе компрессора.

Компания AiDash из Кремниевой долины уже использует спутниковые изображения и искусственный интеллект, чтобы защитить электросети от растительности, которая может повредить линии или стать причиной пожара. Для анализа снимков электросетевого комплекса применяют инструменты компьютерного зрения.

Инновации делают российскую энергетику эффективнее

Эффективность энергетических комплексов повышают передовые решения: предиктивная аналитика, технологии интеллектуального учета электроэнергии, интернет вещей. Именно поэтому крупные компании сектора, такие как «Россети», вкладывают в инновационное развитие миллиарды рублей ежегодно.

«Важно, что цифровизация дает возможность экономить на производстве электроэнергии и увеличивать доходы. Даже в краткосрочной перспективе цифровые технологии помогут энергетическому бизнесу зарабатывать на 3-4% больше», — рассказал Владимир Максимов.

Уже сегодня компании по всему миру оптимизируют работу энергетический комплексов, управление электросетевым оборудованием и распределением электроэнергии. В ближайшие годы инновационные умные технологии сделают российский энергокомплекс эффективнее.

Ускорить внедрение инноваций в российском энергетическом комплексе и поставить их на поток помогут меры государственной поддержки. Речь идет не только о финансировании. В первую очередь индустрии нужна усовершенствованная нормативная база, которая упростит переход к инновационным продуктам на производстве. Такие стандарты станут основой общих правил и принципов применения цифровых технологий в энергетике.

Подробнее о том, как государственная поддержка ускорит и упростит развертывание инноваций, расскажем в нашем следующем материале.

Материал подготовила Мария Ришняк, член-корреспондент Международной Академии Менеджмента, руководитель IT, R&D проектов, эксперт в области цифровизации, совместно с Владимиром Максимовым, руководителем департамента развития новых направлений бизнеса ООО «Тошиба Рус».

Энергосберегающий дом: новые виды и технологии отопительных систем на сайте Недвио

Энергосберегающий дом – это комплекс современных технологий, позволяющих обеспечить себе почти автономное существование в частном доме, благодаря определенной системе утепления, отопления, экономии электроэнергии (за счет специального электрического счетчика или датчиков движения, вместо обычных ламп) и некоторым другим средствам.

Энергосберегающие дома (или экодома) начали строить еще в прошлом веке, сегодня они только продолжают набирать популярность. Более того, такие здания несут очевидную выгоду как для семейного бюджета (из-за меньших расходов на их обслуживания), так и для окружающей среды (потому что выделяют меньше загрязнений).

В этой статье мы подробно рассмотрим особенности таких домов, а также способы сделать ваш дом более экономным и экологичным.

Энергосберегающее отопление: виды топлива

Энергосберегающий дом нового поколения должен, прежде всего, экономить деньги своего владельца. Для этой цели дом следует обеспечить системой, требующей минимальных затрат.

Системы отопления, которые на сегодняшний день можно использовать в доме:

• Магистральный газ (газовые котлы);
• Древесина (дровяной котел);
• Уголь;
• Переработанная древесина и сельскохозяйственные отходы;
• Жидкое топливо (мазут).

Также существуют специальные брикеты для отопления. Сегодня они не очень популярны среди населения, но могут использоваться для энергосбережения.

Виды брикетов:

• Древесные;
• Торфяные;
• Угольные.

Каждый описанный выше способ обогрева уже давно используется при постройке частного дома в разных странах. Но существуют и более инновационные технологии, созданные для поддержания тепла.

Энергосберегающее отопление частного дома: на что обратить внимание

Система отопления для частного дома может быть спроектирована самостоятельно перед строительством. Если проектом дома занимаетесь не вы, предложите вашему проектировщику экономичное энергоотопление.

Если проекта еще нет, поинтересуйтесь строительством дома по финской технологии. Это технология строительства каркасных деревянных домов, которые оснащены качественной теплоизоляцией, быстро и недорого строятся. Инновации в строительстве частных домов также влияют на электро- и энергосбережение.

На что нужно обращать внимание при выборе энергосберегающего отопления:

• Цена
• Удобство эксплуатации
• Степень теплоизоляции
• Возможность доставки топлива

Самая оптимальная отопительная система должна быть по доступной цене (в том числе, цена на топливо) и проста в применении.

Современные энергосберегающие системы отопления: передовые технологии

Современные отопительные установки должны экономить и деньги, и энергию. Поэтому каждое инновационное средство создают, учитывая эти условия.

Для частного дома можно использовать различные системы отопления. Среди них топливо, газ и электричество (электроотопление) встречаются чаще всего.

Рассмотрим передовые технологии, которые могут прийти на замену традиционным источникам энергии:

1. Гелиосистемы (геотермальные системы). Они позволяют использовать солнечную энергию. Сейчас гелиосистемы набирают большую популярность и становятся все доступнее и разнообразнее. Это перспективная технология энергосбережения.
2. Тепловые панели. Также очень эффективное средство экономии энергии. Эти панели просты в использовании, безопасны и функциональны. Они не боятся воды и пыли и могут стать неплохой частью интерьера.
3. ПЛЭН. Энергоэффективное отопление системы ПЛЭН способно заменить как газ, так и электричество. Данные нагреватели работают за счет инфракрасного излучения, но они абсолютно безвредны и безопасны.

Каждое описанное выше инновационное средство энергосбережения просто в использовании, несмотря на некоторую разницу в цене и физические параметры. При желании любую выбранную систему можно установить своими руками.

Новинки на рынке систем отопления появляются не часто, поэтому не стоит переживать из-за возможного устаревания выбранного вами средства.

Эффективное отопление: ПЛЭН и гелиосистема

Новые способы энергоснабжения по многим параметрам уступают геотермальным системам или системе ПЛЭН.

Использование солнечной энергии – лучшее решение при выборе эффективного отопления в межсезонье.

Гелиосистемы очень перспективны и вскоре будут использоваться в различных государственных учреждениях, в частных домах, в системе городского освещения. В развитых регионах страны уже активно отказываются от центрального отопления, потому что это приносит больше хлопот и затрат.

Принцип работы гелиосистемы:

• Жидкость в коллекторе нагревается за счет солнца.
• Теплоноситель попадает в бак и отдает свое тепло.
• Жидкость остывает и снова направляется в батарею.

Что касается системы ПЛЭН, она работает за счет инфракрасного излучения — превращает электромагнитную энергию в тепловую. Предметы, попадающие под волны ПЛЭН, нагреваются и отдают свое тепло. Влажность воздуха при этом не меняется, хотя в комнатах с хорошим воздухообменом система ПЛЭН наиболее эффективна.

Система ПЛЭН не только безвредна, но и полезна для здоровья из-за инфракрасных волн: в медицине давно существуют процедуры, которые используют инфракрасное излучение.

Данным способом обогрева уже пользуются в детских учреждениях, офисах, промышленных зданиях и частных домах.

Если вы хотите дом, сберегающий энергию, не бойтесь потратить средства на ПЛЭН или гелиосистему, они быстро окупятся (примерно за год) и не принесут особых хлопот. Помимо этого, они абсолютно безопасны, легко устанавливаются, не требуют дополнительного обслуживания. Для энергосберегающего дома подобные системы отопления очень выгодны и, несмотря на кажущуюся сложность работы, просты и, что не менее важно, долговечны (до 30-50 лет работы).

Была ли эта статья для вас полезной? Пожалуйста, поделитесь ею в соцсетях:

Не забудьте добавить сайт Недвио в Закладки. Рассказываем о строительстве, ремонте, загородной недвижимости интересно, с пользой и понятным языком.