Представьте, что вы живёте в современном доме, полном света, с комфортной температурой в любое время года, который ещё и приносит вам доход. Таким образом, деньги, потраченные на строительство дома, будут постепенно возвращаться, и через несколько десятков лет ваше жилище полностью себя окупит. И всё благодаря дому, который, потребляя определённое количество энергии, вырабатывает её больше, чем вам необходимо. Возможно, это наше недалёкое будущее, которое позволит сохранить экологию нашей планеты и снизить потребление энергии, создав современное комфортное жильё.

С каждым годом проблемы экологии растут, а строительство и последующее использование зданий — весьма затратный процесс: денежные средства, рабочая сила, строительные материалы, энергетические ресурсы, техника и время необходимы для строительства и обслуживания даже простого дачного коттеджа. Например, в Европе на здания приходится около 40% потребляемой энергии (отопление и кондиционирование), а строительная отрасль производит примерно 40% всех искусственных отходов. Это ведёт к тому, что при такой же интенсивности строительства и пассивности в решении этих вопросов Землю ждёт энергетический кризис и повсеместная свалка. Поэтому ведущие архитекторы, строители и дизайнеры всего мира разрабатывают проекты, которые будут решать эти проблемы.

Экологическая архитектура основывается на 4 основных тезисах:

• минимизация воздействия на окружающую среду,
• использование экологичных материалов и производств,
• сокращение вредных выбросов в атмосферу,
• энергетическая эффективность.

Технология «Активный дом» — решение по всем аспектам. Более того, благодаря сочетанию инновационных инженерных систем и конструктивных решений он производит ещё больше энергии, чем потребляет. Active House – комплексная система, цель которой – достижение баланса между энергосбережением, комфортным проживанием и бережным отношением к природе. Базируется такая система на объединении решений, разработанных институтом Пассивного дома в Германии, и технологии «умного дома».

Что помогает экономить энергию?

• Окружающая среда

При проектировании Активного дома важно максимально изучить условия окружающей местности. В начале изучаются местность, рельеф, характер почв, ориентация участка по сторонам света и местный климат. При создании любого здания учитываются данные параметры, но Активный дом максимально бережно относится к окружающей среде: проект должен эффективно использовать природные и климатические данные, минимально на них воздействуя. Минимизация воздействия на окружающую среду достигается посредством надземного и подземного строительства, переработки и вторичного использования строительных материалов и конструкций, использования местных материалов, использование чистых возобновляемых источников энергии и систем сбора с очисткой дождевой воды для дальнейшего использования.

• Использование солнечной энергии

Один из наиболее распространённых эко-источников – энергия Солнца. Поэтому здание ориентируется таким образом, чтобы площадь поверхностей, обращённых к солнцу, была максимальной – это позволяет экономить электроэнергию на освещение и обогрев здания. Это также даёт возможность для использования солнечных коллекторов (производят и накапливают тепло) и батарей (производят и накапливают электричество).

• Тепловая герметизация

В отличие от традиционных методов строительства, при которых невозможно избежать теплопотерь, в Активном доме ещё на этапе проектирования обеспечивается максимальная тепловая герметизация здания, которая достигается с помощью:

— многослойного утепления стен и кровли,

— утепления фундаментов,

— специально разработанных узлов примыкания стен, кровли и перекрытий.

Для сокращения теплопотерь используется система вентиляции с рекуператором, который забирает тепло у выходящего из помещения воздуха и передаёт его входящему с улицы.

Схема приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором. Источник: solarsoul.net

Оконные проёмы являются источником света и тепла, но через них также уходит наибольшее количество тепла. Поэтому в Активном доме устанавливают многокамерные стеклопакеты с качественной теплоизоляцией. Помимо этого, используются современные технологии производства стёкол, которые позволяют переключаться на тонированный режим (жидкокристаллические стёкла) и изменять прозрачность в зависимости от степени освещённости (окна-хамелеон). Данные решения позволяют практически исключить потери тепла зданием и создать комфортный микроклимат помещений.

• Источники энергии

Активный дом использует экологичные возобновляемые источники энергии: для получения электричества – солнечные батареи и миниатюрные ветряные электростанции, а для получения тепла – солнечные коллекторы и теплообменники на основе геотермальной энергетики. Источником последней является тепловой насос, который забирает накопленное землёй или подземными грунтовыми водами тепло и передаёт его в дом. Даже при температуре атмосферы -20 °С на глубине 10-15 метров под землёй она имеет температуру +5 °С, что делает геотермальную энергетику очень эффективной.

• Вода

В отношении проблемы водоснабжения Активный дом имеет своё решение. Примерно 50% используемой воды идёт на технические нужды – канализация, уборка, мойка авто, полив. Активный дом оборудован системой накопления дождевой воды и снега, а для питьевой воды используется собственная артезианская скважина. Это буровая скважина для получения подземных артезианских вод, находящихся под давлением, которые в отличие от грунтовых вод имеют отдалённую область питания, поэтому они гораздо чище.

Схема работы систем активного дома. Источник: greenvolt.ru

Все вышеупомянутые решения относятся к пассивному дому, который практически не потребляет энергию и является почти автономным, но именно технология «умного дома» делает его активным, производящим избыток энергии. Эта система обеспечивает безопасность, ресурсосбережение и комфорт обитателей дома. В мире, который сталкивается с растущими проблемами со здоровьем (частично из-за увеличения числа аллергических случаев), климат в помещении является важной проблемой при проектировании зданий. Все системы Активного дома создают интеллектуальную сеть, которая самостоятельно контролирует расход тепла, вентиляцию, электроснабжение и расход воды с максимальным комфортом для жильцов. Умный дом подстраивается под актуальные потребности жильцов, закрывает или открывает окна и жалюзи,  управляет техникой и ресурсами, когда вы дома, с компанией или в отъезде. Таким образом, создаётся независимая, комфортная, сбалансированная система, которая рассчитывает запас энергии, при возвращении которой в центральную энергосеть дом приносит доход.

Первый активный дом в Дании. Фото: ADAM MØRK

Первый активный дом был построен в Дании в 2008 году бюро AART , где и продолжается изучение и развитие данной темы на портале Активного дома. Крыша, обращенная к югу, покрыта солнечными панелями и батареями, обеспечивающими отопление и работу бытовых электроприборов. Трёхслойное остекление и окна VELUX (окна в крыше) обеспечивают яркое естественное освещение и сохраняют тепло. Внутренний климат контролируется компьютером, соединённым с термостатом, который открывает и закрывает окна в зависимости от температуры, времени года и времени суток. Планируется, что этот дом окупит затраты на собственное строительство, составившие около 400 тысяч евро, через 30 лет.

Создаётся независимая, комфортная, сбалансированная система, которая рассчитывает запас энергии, при возвращении которой в центральную энергосеть дом приносит доход

Первый активный дом в России. Источник: archi.ru

В России первый активный дом был построен в 2011 году в Подмосковье по инициативе Дмитрия Медведева после его посещения подобного инновационного дома в Дании. В нём нет традиционной системы отопления, он оборудован солнечными коллекторами, батареями и геотермальными скважинами. Во многом он напоминает первый активный дом в Дании даже по архитектуре –  окна VELUX, отсутствие карнизов у крыши, фасад из термодревесины, консольные выступы, множество окон. Большая площадь остекления вызвала множество споров в Российском архитектурном сообществе, так как окна являются основным источником тепловых потерь здания. Также сомнению подвергается эффективность солнечных батарей и коллекторов, ведь в нашем климате солнечных и тёплых дней немного, и большую часть года эти устройства покрывает снег.

Гостиная первого активного дома в России. Источник: archi.ru

Сомнению подвергается эффективность солнечных батарей и коллекторов, ведь в нашем климате солнечных и тёплых дней немного, и большую часть года эти устройства покрывает снег

Семья для проживания в данном доме была выбрана по итогам конкурса и спустя полгода мониторинга систем здания сомнения в его эффективности были развеяны. Но себестоимость этого здания составила – 27 млн рублей, что очень дорого. Такая высокая стоимость обусловлена экспериментальным характером проекта, отсутствием опыта проектирования и возведения подобных зданий в России и сжатым графиком строительства. Застройщик не думал об экономии, и многие строительные материалы и системы были предоставлены партнёрами. Однако идеи строительства активных домов в России развиваются, и разрабатываются более доступные для масс проекты.

Green Solution House в Дании. Источник: construction21.org

Ещё один пример – Green Solution House датских архитекторов 3XN, созданный в 2015 году на датском острове Борнхольм. Это проект реконструкции гостиницы с конференц-центром, созданный для демонстрации сочетания успешного бизнеса и экоустойчивой архитектуры. Идея была воплощена с помощью 75 решений по всем аспектам проекта: от процесса строительства до энергетики и систем мониторинга. Помимо вышеупомянутых способов, связанных с естественным освещением, вентиляцией и отоплением, архитекторы нашли и другие оригинальные и эффективные решения:

• Зелёная стена, устроенная архитекторами в Green Solution House, естественным образом очищает воздух растениями и создаёт баланс уровня влажности.
  

  Зеленая стена и балконы с солнечными батареями в Green Solution House. Фото: ADAM MØRK

  Такое решение обеспечивает помещение чистым воздухом и помогает сохранять здоровый микроклимат внутренних помещений.

• Во время модернизации главного здания на всех балконах бетон в ограждениях был заменён на стекло, а на южном фасаде были установлены солнечные батареи. Теперь балконы производят дополнительно 5000 кВтч (Киловатт-час) энергии в год для здания. Для сравнения среднестатистический городской житель квартиры потребляет около 180 кВтч в год. Кроме того, стеклянные балконные перила пропускают значительно больше дневного света в гостиничные номера, чем раньше.

• В Green Solution House производят энергию из остатков пищи. Все пищевые отходы и органические материалы из главного здания подаются в собственную стационарную установку пиролиза (процесс термического разложения отходов, происходящий без доступа кислорода), которая потребляет все отходы на основе углерода. В результате получают природный газ и уголь. Газ сжигается в комбинированном теплоэнергетическом двигателе, выделяя тепло и электроэнергию для использования в здании, а уголь используют для удобрения почвы. Система является практически автономной и требует лишь небольшого количества энергии для запуска. Избыток тепла направляется для подогрева воды в бассейне отеля.

• В процессе проектирования архитекторы разработали собственные критерии отбора материалов, которые включают такие аспекты, как экологические сертификаты, возобновляемость, социальная ответственность производителя, грамотное использование ресурсов в производстве и отсутствие вредных для человека ингредиентов. Для получение всех данных они отправляли свои вопросы производителям и если материал или продукт имели вредные вещества или отрицательный производственный след, использовали альтернативы.

Как мы видим, все примеры являются небольшими жилыми или общественными зданиями. Система активного дома не подходит для высотных домов с большой площадью, и как правило используется в индивидуальном жилищном строительстве: усадьбы, таунхаусы, гостевые дома и небольшие отели.

Активный дом, помимо того, что потребляет мало энергии, как пассивный дом, так ещё и вырабатывает её столько, что может отдавать её в центральную сеть, за что в большинстве стран можно получать деньги

Разработки решений активного дома продолжаются как в области совершенствования технологий постройки экодомов, так и в области проектирования целых городов, обеспечивающих себя энергией в отсутствии отдельных энергостанций. Некоторые проекты даже реализуются, например, город Масдар в Объединённых Арабских Эмиратах, который живёт за счёт солнечной энергии.

Первый в мире эко-город Масдар в ОАЭ. Источник: archi.ru

Широкое развитие получили проекты эко-городов в Китае, принятые для решения проблем загрязнения. К 2025 году в Китае планируется создать 285 эко-городов, что является весьма существенной цифрой для страны, насчитывающей примерно 650 городов. Например, проект Чэнду Тяньфу (Great City) чикагских архитекторов Gordon Gill Architecture будет являться городом-спутником 14-миллионного мегаполиса Чэнду и вмещать 80 тысяч жителей. Этот проект должен стать прототипом для воспроизведения по всему Китаю. По плану этот город будет использовать на 48% меньше энергии и на 58% меньше воды, чем обычный город с таким же населением сегодня.

Город-спутник Chengdu Great City в Китае. Источник: smithgill.com

Проекты используют те же системы активного дома, объединяя их в целые районы и города для создания новой экологической цивилизации будущего

Другой интересный проект эко-города под названием ForestCityShijiazhuang разработал для Китая известный итальянский архитектор из бюро Stefano Boeri Architetti. Это город-лес с населением в 100 тысяч будет весь покрыт растениями: деревьями от 3-х до 9-ти метров, кустарниками и цветущими растениями. Все здания будут использовать геотермальную энергию, на крышах будут установлены солнечные батареи, а озеленение покроет даже фасады. Ежегодно такое количество зелени будет поглощать примерно 10 тысяч тонн углекислого газа и 57 тонн загрязняющих веществ, при этом производя примерно 900 тонн кислорода. Такие проекты используют те же системы активного дома, объединяя их в целые районы и города для создания новой экологической цивилизации будущего.

Эко-город ForestCityShijiazhuang в Китае. Иллюстрация: Stefano Boeri Architetti

Концепция Active House определяет очень амбициозные долгосрочные цели для будущего строительного фонда. Активный дом, помимо того, что потребляет мало энергии, как пассивный дом, так ещё и вырабатывает её столько, что может отдавать её в центральную сеть, за что в большинстве стран можно получать деньги. Таким образом, дом становится источником дохода, а не затрат. Активный дом создаёт более комфортные условия для жильцов, обеспечивая щедрую подачу дневного света и свежего воздуха. Вся необходимая энергия обеспечивается возобновляемыми источниками энергии, встроенными в здание, внося положительный вклад в энергетический баланс здания. Активный дом оказывает положительное влияние на окружающую среду, благодаря оптимизированным отношениям с местным контекстом, целенаправленному использованию ресурсов и общему воздействию на окружающую среду на протяжении всего жизненного цикла. Это здания, которые дают больше, чем они принимают. И речь не только о денежном доходе, но о чистом, здоровом и безопасном мире, который они создают.

Автор: Елена Мазанко

Источник фото обложки: archdaily.com