Декарбонизация в строительстве и ЖКХ:  приоритеты

М. М. Бродач, канд. техн. наук, профессор МАрхИ

Н. В. Шилкин, канд. техн. наук, профессор МАрхИ

В этих условиях необходимо определить, во-первых, потенциал зданий в декарбонизации экономики, а во-вторых, приоритетные направления декарбонизации в строительстве и ЖКХ.

Роль зданий в декарбонизации экономики

Декарбонизация зданий и жилищно-коммунального хозяйства играет важную роль в выполнении обязательств нашей страны в рамках Парижского соглашения по климату. По разным международным оценкам, на строительный сектор приходится почти 40 % выбросов, связанных с энергетикой и технологическими процессами. Так, в 2018 году на строительство и ЖКХ приходилось 36 % конечного энергопотребления и 39 % эмиссии углекислого газа (CO₂), связанных с энергией и процессами, из которых 11 % приходилось на производство строительных материалов и продуктов, таких как сталь, цемент и стекло [1] (рис. 1).

Рисунок 1 Структура энергопотребления и эмиссии парниковых газов в 2018 году по данным Международного энергетического агентства (МЭА)

При этом, по некоторым прогнозам, в мире к 2050 году фонд зданий удвоится. Это отвечает целям устойчивого развития, которые в числе прочего предусматривают доступность жилья для всех. В этих условиях мероприятия по декарбонизации в строительстве и ЖКХ одни из самых эффективных.

NET ZERO CARBON BUILDING – ЗДАНИЕ С НУЛЕВЫМ УГЛЕРОДНЫМ СЛЕДОМ

Усилия по декарбонизации поддерживаются как на государственном уровне, так и различными негосударственными организациями. Так, Всемирный совет по экологическому строительству (WorldGBC) предлагает поддержку таких действий в рамках своего обязательства «The Net Zero Carbon Buildings Commitment». Net Zero Carbon Building, здание с нулевым углеродным следом, определяется как зеленое и здоровое здание, которое сверхэффективно использует энергию и снабжается энергией от возобновляемых источников.

Структура энергоемкости современных зданий

Интересно проанализировать изменение структуры энергоемкости зданий в 2010–2018 годах (рис. 2). Несмотря на то, что отопление помещений, ГВС и приготовление пищи по-прежнему являются основными конечными потребителями энергии в зданиях во всем мире, самые быстрорастущие конечные потребители, как и ранее, охлаждение помещений и бытовая техника.

Самый большой рост эффективности (то есть сокращение энергоемкости) наблюдается в части отопления помещений (около 20 %) и освещения (17 %). Снижение потребления энергии на отопление помещений обусловлено улучшением теплозащиты ограждающих конструкций зданий. В снижении энергопотребления на освещение важную роль сыграло широкое распространение светодиодов. Очень быстро растут затраты на охлаждение зданий. Частично это объясняется быстрым развитием строительства в странах с жарким климатом. Но в любом случае эффективная тепловая защита зданий имеет решающее значение для сокращения энергопотребления как на отопление, так и на охлаждение помещений. Требования к эффективной тепловой защите в холодный и теплый период должны оставаться приоритетом в стратегии повышения энергетической эффективности зданий наряду с требованиями роста эффективности оборудования и технологий.

Рисунок 2 Структура энергоемкости зданий в 2010–2018 годах по данным МЭА)

Приоритетные направления декарбонизации в строительстве и ЖКХ

Ключевым элементом Парижского соглашения, способствующим достижению его долгосрочных целей, являются так называемые определяемые на национальном уровне вклады (ОНУВ, англ. Nationally Determined Contributions, NDCs) [2]. ОНУВ отражают усилия конкретных стран по снижению выбросов на национальном уровне и по адаптации к последствиям изменения климата.

ОНУВ периодически пересматриваются, и в новых ОНУВ страны должны определить приоритеты в действиях по декарбонизации строительного сектора. Определены основные направления развития строительства и ЖКХ в части декарбонизации:

• переход на возобновляемые источники энергии;

• эффективные архитектурно-планировочные решения здания;

• эффективные системы климатизации – отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха;

• эффективная бытовая техника и оборудование;

• использование решений и подходов, основанных на архитектурной бионике – использовании в зданиях принципов организации, свойств, функций и структур живой природы; этот подход рассматривает здания в рамках экосистемы – городской среды.

Эксперты ООН определили восемь приоритетных областей для разработки региональных дорожных карт по декарбонизации в строительстве и ЖКХ, которые затем могут быть адаптированы на национальном уровне [1]:

• городское планирование;

• новое строительство;

• реконструкция существующих зданий;

• эксплуатация зданий;

• бытовая техника, освещение, приготовление пищи, оборудование;

• материалы;

• устойчивость зданий к разрушительным природным или техногенным воздействиям³;

• чистая энергия.

Рассмотрим эти рекомендации более подробно.

Городское планирование

Политика городского планирования должна быть направлена на снижение потребностей в энергии, увеличение мощности возобновляемых источников энергии и повышение устойчивости городской инфраструктуры к разрушительным природным или техногенным воздействиям. Органы местного управления имеют возможности контроля над тем, как используется энергия. Выбросы, создаваемые зданиями и транспортом, могут регулироваться посредством эффективного городского планирования. Городское планирование также может помочь в борьбе с климатическими рисками, обеспечивая устойчивость городской инфраструктуры к разрушительным природным или техногенным воздействиям. Ключевые действия в области городского планирования включают:

• принятие политики городского планирования, учитывающей долгосрочную цель – декарбонизацию в области строительства и ЖКХ;

• местное энергетическое планирование, то есть обеспечение системного подхода, который позволяет гармонизировать «спрос и предложение» – потребление и генерацию энергии на местном уровне для внедрения более эффективных низкоуглеродных решений.

Новое строительство

Необходимо более широко использовать так называемые здания с нулевыми эксплуатационными выбросами (net-zero-operating-emissions building). Создание зданий, отвечающих требованиям устойчивого развития (включая низкий уровень выбросов, энергоэффективность, безопасность), может быть стимулировано рядом политических, экономических, нормативно-методических мероприятий:

• разработка и внедрение обязательных требований, переход от добровольных требований к обязательным нормам, устанавливающим минимальные требования для зданий нового строительства;

• актуализация и развитие строительных норм и правил: необходимо установить периодичность пересмотра строи-тельных норм и правил для ужесточения требований к эффективности каждые три–пять лет с конечной целью достижения нулевых выбросов и нулевого энергопотребления;

• интеграция возобновляемых источников энергии в проекты новых зданий для достижения нулевых выбросов или нулевого энергопотребления;

• финансовое стимулирование устойчивого строительства – содействие масштабному проектированию и строительству устойчивых зданий за счет расширения финансовых инструментов, создания условий благоприятствования частным инвестициям и т. д.;

• демонстрационное строительство, в том числе политика строительства новых государственных учреждений, отвечающих требованиям энергоэффективности и низкого уровня выбросов.

Реконструкция существующих зданий

Необходимо увеличить темпы реконструкции существующих зданий с учетом повышения их энергоэффективности, как за счет числа реконструируемых зданий, так и за счет количества улучшений:

• увеличение «глубины» реконструкции: глубокая энергетическая реконструкция должна снижать энергопотребление существующего здания на 30–50 % и более;

• финансовое стимулирование (аналогично новым зданиям);

• демонстрационные проекты реконструкции (аналогично новым зданиям).

Эксплуатация зданий

Высокоэффективные инструменты управления энергопотреблением позволяют сократить количество требуемой энергии и, следовательно, выбросы. Существенное снижение энергопотребления достигается при строительстве новых или реконструкции существующих зданий, однако и в зданиях, находящихся в эксплуатации, возможно применение ряда оперативных мероприятий, направленных на повышение эффективности управления энергопотреблением:

• внедрение систем энергоменеджмента, использование процессов управления энергопотреблением в зданиях (особенно эффективно для коммерческих зданий);

• обучение персонала, выделение отдельных должностей сотрудников, отвечающих за устойчивое развитие, сокращение энергопотребления и т. д.;

• использование интеллектуальных элементов управления системами климатизации и освещения, учет энерго- и ресурсопотребления;

• доступность данных по энергопотреблению и другой информации для эксплуатирующей организации, жителей, арендаторов; это позволяет принимать обоснованные решения в части эксплуатации, а также стимулирует ответственное поведение пользователей (жильцов и арендаторов).

Бытовая техника, освещение, приготовление пищи

Важный вклад в снижение энергопотребления здания может быть сделан при использовании эффективной бытовой техники, освещения, оборудования для приготовления пищи и т. д. Отличительной особенностью этого класса оборудования является то, что его срок службы обычно короче, чем у самого здания. Это обстоятельство открывает широкие возможности для сокращения выбросов в новых и существующих зданиях. Ключевые действия по повышению устойчивости этого класса оборудования включают:

• установление минимальных стандартов энергоэффективности (MEPS – от англ. minimum energy performance standards);

• финансовое стимулирование использования «чистых» систем;

• демонстрационные проекты, в том числе использование в государственных учреждениях оборудования высокого класса энергоэффективности.

Материалы

Использование подхода на основе анализа жизненного цикла позволяет снизить воздействие материалов и оборудования на окружающую среду за весь срок службы здания, начиная от производства строительных материалов и до его сноса и утилизации:

• поощрение использования материалов с низким энергопотреблением и низким углеродным следом за счет реализации политики, которая способствует принятию более эффективных решений на основе анализа «воплощенного» углерода [3];

• сокращение масштабов сноса существующих зданий за счет обоснованного выбора между сносом и реконструкцией здания;

• повторное использование и переработка строительных материалов;

• поэтапный отказ от хладагентов с высоким потенциалом глобального потепления (ПГП) [3];

• проведение информационных кампаний для распространения информации о низкоуглеродных материалах и технологиях (например, деревянные и земляные конструкции, инновационный бетон) среди специалистов, занимающихся проектированием и строительством зданий;

• демонстрационные проекты – обоснование (на основе анализа жизненного цикла) использования в государственных учреждениях низкоэмиссионных и эффективных материалов;

• развитие в строительной отрасли экономики замкнутого цикла за счет применения подходов «от колыбели до могилы» (cradle-to-grave) или «от колыбели до колыбели» (cradle-to-cradle).

Устойчивость зданий к разрушительным природным или техногенным воздействиям

Следует различать термины «устойчивость среды обитания» (англ. sustainability) и «устойчивость зданий к разрушительным природным или техногенным воздействиям» (англ. resilient). Устойчивость среды обитания соотносится с целями устойчивого развития (подробнее в [4]); для англоязычного термина sustainability применительно к зданиям проф. Ю. А. Табунщиков предложил термин «жизнеудерживающие здания» [4]. Термин resilient относится к безопасности здания.

Строительные риски, связанные с изменением климата, можно снизить за счет адаптации строительных конструкций и повышения устойчивости здания к разрушительным природным или техногенным воздействиям:

• учет зонирования потенциальных рисков в городском планировании – анализ потенциальных рисков в зависимости от местоположения здания для выбора более эффективных решений в процессе проектирования зданий и инфраструктуры;

• использование ветро- и сейсмостойких методов строительства;

• управление ливневыми водами, снижение рисков воздействия ливневых вод на строительные объекты;

• оптимизация теплозащиты, как в части защиты от экстремально низких температур, так и в части минимизации потребности в кондиционировании за счет использования пассивного охлаждения и солнцезащитных устройств.

Чистая энергия

Доступность безопасных, недорогих и устойчивых источников энергии позволяет уменьшить углеродный след, связанный с потреблением энергии в зданиях:

• интеграция возобновляемых источников энергии в само здание, в том числе фотоэлектрических панелей, солнечных коллекторов, микроВЭУ;

• переход от местных источников энергии на ископаемом топливе к высокоэффективному оборудованию, использующему чистую энергию.

В следующих номерах журнала мы рассмотрим роль материалов в декарбонизации зданий с учетом жизненного цикла более подробно.

Литература

1. International Energy Agency (2019). Global Status Report for Buildings and Construction 2019. Paris: IEA. ISBN 978-92-807-3768-4.

2. https://unfccc.int/ru/peregovornyy-process-i-vstrechi/parizhskoe-soglashenie/nationally-determined-contributions-ndcs/opredelyaemye-na-nacionalnom-urovne-vklady.

3. Бродач М. М., Шилкин Н. В. Декарбонизация как инструмент стимулирования энергосбережения // Энергосбережение. 2021. № 7.

4. Табунщиков Ю. А. От энергоэффективных к жизнеудерживающим зданиям // АВОК. 2003. № 3.

5. Бродач М. М., Шилкин Н. В. Стратегия устойчивого развития – основа создания здоровой среды обитания // Энергосбережение. 2021. № 4.

¹ Постановление Правительства РФ от 8 февраля 2022 года № 133 «Об утверждении Федеральной научно-технической программы в области экологического развития Российской Федерации и климатических изменений на 2021–2030 годы».

² Указ Президента РФ от 1 декабря 2016 года № 642 «О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации».

³ Следует различать термины «устойчивость среды обитания» (англ. sustainability) и «устойчивость зданий к разрушительным природным или техногенным воздействиям» (англ. resilient). Подробнее см. ниже. – Прим. авт.