Валерий Плотников: «Чтобы экономить энергию, нужно вкладывать деньги…»

Почему в новой квартире после первых пяти лет комфортного проживания стали промерзать стены? Так ли опасен для человечества конец нефтяного века? Что может сделать каждый горожанин, чтобы внести свой вклад в сохранение природных ресурсов? На эти и другие вопросы впервые в истории рубрики «Мастер-класс» отвечает доктор технических наук, проректор по научно-инновационной деятельности БГИТА, почётный строитель России Валерий Плотников.

— Американский писатель Элиот Уайнбергер утверждает, что идеальное государство на земле уже создано, просто не все обратили на это внимание. Это государство — Исландия. В числе прочих доказательств упоминается тот факт, что вся страна использует геотермическое отопление, т. е. с одной стороны не загрязняет окружающую среду, с другой — экономит собственные и чужие ресурсы. Всё хорошо, но в масштабах планеты это больше похоже на утопию. Валерий Викторович, а какие страны уже сегодня реально готовы экономить свои ресурсы?

— Наличие доступной для использования энергии всегда было необходимо для удовлетворения потребностей человека, увеличения продолжительности и улучшения условий его жизни. Поэтому, я бы сказал, человечество обречено развиваться в условиях постоянного энергетического кризиса, когда спрос на энергоносители значительно выше их предложения. Но, с другой стороны, история цивилизации — это история изобретения всё новых и новых методов преобразования энергии, освоения её новых источников и в конечном итоге увеличения энергопотребления. С учётом того, что энергетика — это один из главных источников неблагоприятного воздействия на окружающую среду и человека, а также прогноза учёных об исчерпании разведанных извлекаемых запасов нефти и газа уже через 50 лет, высокоразвитые страны вынуждены определять энергетическую политику, основанную на повышении эффективности использования энергии и всемерной её экономии.

Энергия… по имени солнце

— Получается, современным аналогом библейского конца света может стать конец нефти и газа?

— Страницы газет часто пестрят заголовками: «Энергетический кризис!», «Надолго ли хватит органического топлива?», «Конец нефтяного века!», «Энергетический хаос» и т. п. Я бы не драматизировал ситуацию, так как анализ исторического развития человеческого общества показывает, что обязательно будут появляться новые открытия и изобретения, которые помогут человечеству сделать очередной революционный качественный скачок, в том числе в воспроизводстве и эффективном использовании энергии.

В то же время мы не имеем права не считаться с тем фактом, что энергетика — один из источников неблагоприятного воздействия на окружающую среду и человека. Она влияет на атмосферу, гидросферу (те же сбросы загрязнённых и нагретых вод, жидких отходов), на литосферу (изменение ландшафта, выбросы токсичных веществ). И в связи с тем, что пока проблема истощения невозобновляемых энергетических ресурсов остаётся нерешённой, развитые страны на перспективу пытаются увеличить процент получения энергии за счёт возобновляемых источников. Таких как солнечная энергия, тепло Земли, ветровая энергия, приливы и волновая энергия океанов, леса.

Я считаю, что в настоящее время несерьёзно делать ставку, особенно в России, на обеспечение промышленности энергией из возобновляемых источников. Энергия, полученная за счёт таких источников даже на базе самих современных технологий, пока минимум в два-четыре раза дороже энергии, получаемой, например, на АЭС.

— Сегодня во многих странах всё большее внимание уделяют энергосберегающим технологиям и возобновляемым источникам энергии — таким как солнце, ветер, водная стихия. Не могли бы пояснить суть таких технологий? Являются ли они безопасными?

— Попытаюсь перечислить основные направления получения человечеством энергии из альтернативных источников. Это, прежде всего, прямое использование солнечной энергии методами термодинамического преобразования или биоконверсией. Учёные исходят из того, что мощность солнечной радиации, поглощённой атмосферой и земной поверхностью, составляют 105 ТВт (1017 Вт). Эта величина кажется огромной по сравнению с современным мировым энергопотреблением, равным 10 ТВт. Поэтому её считают наиболее перспективным видом нетрадиционной энергетики. Бытовой пример применения известен всем — это солнечные батареи.

Затем следует волновая энергетика, предусматривающая использование волновых электростанций и приливных электростанций. Представляет интерес градиент-температурная энергетика, основанная на разности температур веществ (например воды в океане), ветровая энергетика, геотермальная энергетика. Но всё-таки хочу отметить, что все эти технологии с позиции экологии не так уж и безопасны, и даже учёные не представляют до конца возможный вред, который может быть нанесён окружающей среде при внедрении, казалось бы, безобидных технологий. Например, увлечение в Канаде ветроэлектрическими установками (ВЭУ) привело к исчезновению млекопитающих на территории расположения ВЭУ. Или же упомянутые вами альтернативные технологии в Исландии… Оказалось, что использование геотермальной энергии имеет и отрицательные экологические последствия. Так, строительство геотермальных станций нарушает работу гейзеров. Для конденсации пара на геотермальных станциях используется большое количество охлаждающей воды, поэтому они являются источниками так называемого теплового загрязнения. К тому же в геотермальных источниках вода в больших количествах содержит сероводород и радон, которые вызывают радиоактивное загрязнение окружающей среды.

— Обладая информацией о подобном негативном влиянии на окружающую среду, как будет вести себя мировое энергопотребление в ближайшем будущем?

— Нельзя только энергетику винить в негативных для человечества явлениях, происходящих на Земле. Ведь помимо парникового эффекта, ответственность за который частично лежит на энергетике, на климат планеты оказывает влияние ряд естественных причин, к числу важнейших из которых относятся солнечная активность, вулканическая деятельность, параметры орбиты Земли, автоколебания в системе атмосфера — океан. Корректный анализ проблемы возможен лишь с учётом всех факторов.

Да, в настоящее время много говорят о глобальном потеплении как о всеобщем процессе, небывалом в истории Земли, связанном с неразумной деятельностью человека. На самом деле, по данным палеонтологов, были на Земле времена и теплее и холоднее, чем сейчас. Регулярные же приборные метеорологические наблюдения в масштабах Земли начались всего сто пятьдесят лет назад, что представляет собой лишь миг в истории планеты — у учёных нет серьёзных оснований говорить о потеплении как о длительной доминирующей тенденции.

При этом на удивление мало говорят о других климатических процессах, наблюдаемых в последние десятилетия. Так, увеличивается размах колебаний температуры в различных регионах: минимальные температуры зимой становятся всё ниже, максимальные температуры летом — всё выше. Становятся больше суточные колебания температуры, увеличивается количество переходов температуры через ноль в годовом цикле (в природно-климатических условиях России количество таких переходов на порядок выше, чем в европейских странах). То есть климат становится более континентальным, контрастным. Причём, говоря о глобальном потеплении, упоминают увеличение средней годовой температуры на десятые доли градуса за сто лет (разные авторы и документы называют разные цифры), а минимумы и максимумы температуры изменились за десятки лет на целые градусы!

Эти изменения климата, наверное, важнее для строительной практики, поскольку требуют лучшей изоляции зданий как от холода зимой, так и избыточного тепла летом и применения строительных материалов более стойких к воздействию влаги (дождя, снега, льда, града). Здания должны быть более приспособленными к эксплуатации в разных режимах и резким изменениям климата.

Как часто говорят мои коллеги-учёные, борьба за экологию и охрану окружающей среды в нашей стране в основном осуществляется в виде эмоциональных выступлений и статей, просвещающих народ и взывающих к его совести. Наверное, это нужно и полезно, благодаря этому мы знаем много умных и красивых слов: экологический мониторинг, ресурсосбережение, рециклинг и т. д., готовы иногда пойти на митинг или субботник по уборке территории. Однако это не значит, что мы готовы тратить свои (собственные, фирменные и т. д.) деньги на приобретение дополнительного оборудования или более дорогих стройматериалов, чтобы решать экологические задачи. Здесь нужна целенаправленная деятельность государства, как выразителя глобальных интересов общества по стимулированию применения соответствующих решений. Для этого в различных странах и применяются программы, чтобы создать эти решения и условия для их практической реализации.

— Например…

— В США и странах Европейского Союза такие программы порождают заинтересованность конечного потребителя в максимальном применении энергосберегающих технологий через систему налоговых льгот, скидок, снижения процентных ставок по кредитам и страхованию, а не ограничиваются директивными нормативами, как у нас. Это приводит к тому, что потребитель (инвестор, хозяин дома или квартиры) требует от строителей максимального сокращения потерь энергии.

В нашей стране налоговые льготы на приобретение жилья не зависят от его качества и потерь энергии, что не стимулирует потребителя на использование энергосберегающих технологий. Поэтому наши программы в основном заканчиваются на этапе разработки или в лучшем случае на этапе внедрения. Если бы налоговые льготы зависели от потерь энергии (больше потери — меньше льготы, а самые большие льготы — в не потребляющем энергию доме), то потребители требовали бы от строителей и проектантов решения этих вопросов.

«Пассивный дом» и другие способы сэкономить

— Хотелось бы поговорить о ресурсосбережении на уровне, который в принципе касается каждого, — это внедрение новых технологий в строительстве жилья…

— Было доказано, что на отопление зданий расходуется существенная часть энергоресурсов (в разных странах от 20 до 40%). В то же время современные строения обладают огромными резервами повышения энергоэффективности.

Учёными была выдвинута идея о проектировании и создании энергоэффективных или так называемых пассивных домов, максимально независимых от внешних источников энергии и дружественных окружающей среде. Такой дом не только не зависит от внешних коммуникаций, но в принципе может и сам служить источником энергии. Теплопотери предотвращаются благодаря конструктивным особенностям здания и высокоэффективным теплоизоляционным материалам, электропитание осуществляются за счёт энергии природных источников, есть аварийное отопление (на случай длительных морозов), система горячего водоснабжения. Кроме того, по максимуму используется тепло от бытовых приборов, стоков, естественное тепло обитателей дома. Наиболее совершенные проекты учитывают даже ориентацию по сторонам света и розе ветров.

Работы по повышению энергоэффективности зданий особенно успешно ведутся в Европе — регионе, наиболее зависимом от ввозимых энергоносителей. Накопленный опыт Германии и северных стран, особенно Швеции, Норвегии, Дании и Финляндии, свидетельствует о том, что даже в районах устоявшейся застройки энергопотери можно свести к минимуму. Суммарный же эффект экономии тепла во вновь возводимых жилых и коммерческих зданиях здесь составляет 50–70%. Мечта для России, не так ли?

— А как обстоят дела в России, в Брянске?

— Надо сказать, что наряду со строительством жилых малоэтажных пассивных домов энергосберегающие технологии в Европе стали широко использоваться и в регулярной городской застройке. Главной задачей целевых государственных программ европейских стран стало приведение всех объектов застройки к условно-пассивному уровню (дома ультранизкого потребления — до 30 КВтч/ м³ в год). Большинство же обследованных нами домов в Брянске относится к домам энергонеэффективным.

В России общая площадь эксплуатируемых зданий составляет более 5 млрд. м² . На их отопление расходуется 400 млн. тонн условного топлива в год или более трети (!) энергоресурсов страны. Особенно остро эта проблема встаёт в коммунальном хозяйстве, которое потребляет до 20% электрической и 45% тепловой энергии, производимой в стране.

На единицу жилой площади в России расходуется в 2–3 раза больше энергии, чем в северных европейских странах и Канаде. И это не следствие холодного климата! Несмотря на суровые условия, вопросам энергосбережения у нас не придавалось сколько-нибудь серьёзного значения — благодаря крайне низкой стоимости энергии. Правда, за последние два десятилетия в России, несмотря на большие трудности при реализации принятых нормативных документов и законов, разработаны и внедрены в практику новые высокоэффективные теплоизоляционные материалы, энергоэффективные конструктивные решения ограждающих конструкций, современные технологии повышения теплозащиты зданий.

— В чём заключаются в теории и на практике экономические последствия внедрения в строительство технологий ресурсосбережения?

— Экономический потенциал огромен. Вдумайтесь только: снижение энергетической интенсивности потребления всего на 1% благодаря энергосбережению позволит сэкономить 55 млн. тонн нефтяного эквивалента энергии.

Однако сегодня при проектировании зданий крайне редко закладываются современные системы утилизации и рекуперации (возвращения) тепла; солнечные коллекторы; автоматизированные системы жизнеобеспечения, эффективная и долговечная теплоизоляция. Затем строитель при возведении ограждающих конструкций забывает о надлежащем качестве работ, о чём часто свидетельствует промерзание стен, выполненных, казалось бы, с учётом самых современных норм теплозащиты, а эксплуатационщик иной раз сводит на нет все усилия по энергосбережению. Как вывод — наш человек ещё не готов быть нерасточительным.

«Одежда у здания должна быть снаружи»

— А на что горожанину, на ваш взгляд, стоит обратить внимание при покупке квартиры?

— К сожалению, типичный россиянин больше внимания обращает на планировку и высоту потолка и совершенно не интересуется, в отличие от своего зарубежного коллеги, энергоэффективностью и экологичностью дома. Не думает о том, сколько ему придётся платить по счетам и как он будет чувствовать себя в этой квартире.

Не секрет, что за рубежом в развитых странах силикатный кирпич не используют по ряду причин для возведения жилых домов, а у нас этот материал вполне всех устраивает.

При возведении монолитных домов железобетонные конструкции так густо армированы, что по сути дела образуют соленоид, в котором человек в буквальном и переносном смысле становится сердечником. Магнитные бури способны вызывать локальные магнитные возмущения в таких домах, на которые хорошо реагируют микроэлементы в клетках нашего организма, что, в свою очередь, может привести к нарушению обмена веществ и соответствующим последствиям. Однозначно сказать о преимуществах или недостатках той или иной конструктивной системы с позиции экологии сегодня нельзя из-за отсутствия исследований. В развитых странах как раз стараются уйти от металла, начинают применять вместо него для армирования конструкций базальто- и стеклоплатик, углеродные нити и другие современные композиционные материалы.

Хочу особо подчеркнуть, что для реального достижения экономии энергоресурсов необходимо осуществлять комплексный подход к проектированию и эксплуатации домов. Ведь даже утепление стен до величины термического сопротивления, равного 3 м² •°C/Вт, может не дать соответствующего эффекта, так как термическое сопротивление прозрачных конструкций (окон) у нас в стране остаётся на уровне 0,4–0,5 м² •°C/Вт. Кроме того, для обеспечения комфортных условий проживания необходимо правильно проектировать вентиляцию для обеспечения многократного воздухообмена в помещениях. Например, если у нас в квартире жарко, мы открываем окна и отапливаем улицу, а в той же Белоруссии в обязательном порядке используют так называемые рекуператоры тепла, позволяющие тепло выходящего воздуха использовать для нагрева холодного свежего воздуха, а европейских странах наряду с этим широко используют микроклиматтехнику.

— Какой из видов строительства — кирпичное, монолитное, панельное, по системе КУБ — относится к числу наиболее ресурсосберегающих?

— Все конструктивные схемы зданий, применяемые при строительстве, конкурентоспособны, каждая имеет свои преимущества и недостатки, которые и так прекрасно известны потребителям. Я бы хотел обратить внимание на другой аспект.

Многие конструктивные решения теплозащиты зданий просто не выдерживают критики. Один из таких примеров — использование эффективных теплоизоляционных материалов типа различных пенопластов или минеральной ваты в качестве внутреннего слоя кирпичной или бетонной стены. В отличие от наружных капитальных стен, рассчитанных по долговечности на 75–150 лет, внутренние слои из высокоэффективных теплоизоляционных материалов сохраняют свои физико-механические и теплофизические свойства в течение 10–25 лет, по истечении которых в силу их интенсивного старения эти свойства значительно ухудшаются. А так как теплоизоляционный слой заменить невозможно в силу неремонтнопригодности конструкции, жильцы становятся заложниками ситуации. Возникнут проблемы, а дом к тому времени уже будет снят с гарантии…

Отмечу, что наиболее перспективными являются технологии теплозащиты с внешним расположением утеплителя, такие как вентилируемые фасады (одежда у здания, как и у человека, должна быть снаружи), специальные теплозащитные панели и т. п.

— На рынке появились так называемые теплоизоляционные краски. В рекламных проспектах указывают, что коэффициент теплопроводности таких красок на 2–3 порядка меньше коэффициента теплопроводности традиционных теплоизоляционных материалов и достаточно нанесения на наружную поверхность стены слоя такой чудо-краски толщиной 1–2 мм для обеспечения теплозащиты дома? Так ли это на самом деле?

— Да, в настоящее время на рынке под разным названием появляются новые сверхтонкие энергосберегающие материалы, например, Thermal-Coat™, THERMO-PROTECT, «Корунд», «Жидкий керамический кафель» и т. п.

В рекламных проспектах значится, что энергосберегающие материалы нового поколения разработаны в Советском Союзе и США в рамках освоения космоса для защиты пилотируемых объектов от неравномерности тепловых изучений, воздействующих на корабль (нагрев со стороны солнца и охлаждение с теневой стороны). Благодаря изменению и удешевлению производства, данный материал стало возможным производить наряду с традиционной теплоизоляцией по конкурентоспособным рыночным ценам. Не будем вдаваться в подробности и приведём лишь один пример: мои студенты провели оригинальный опыт. В две одинаковых ёмкости, покрашенные так: одна чудо-краской, другая — обычной акриловой краской, был налит кипяток и с помощью термометров фиксировали температуру при остывании через каждую минуту. Графики изменения температуры в обеих ёмкостях совпали точка в точку. Так, можно сказать, студенты развеяли миф о невероятных теплозащитных свойствах теплоизоляционной краски.

— Валерий Викторович, какую научную работу по энергосбережению проводит БГИТА?

— В Научно-исследовательском центре энергосбережения БГИТА проводятся работы по созданию строительных материалов и конструкций для «интеллектуальных ограждающих конструкций», способных изменять свои свойства в зависимости от тех или иных параметров окружающей среды: температуры, влажности, скорости ветра, освещённости, запылённости и т. д. При возведении традиционных ограждающих конструкций с высоким термическим сопротивлением значительно возрастает стоимость здания в целом, при этом его «одежда» остаётся почти неизменной на весь срок эксплуатации. Датчики, установленные снаружи здания, позволяют, например, включить определённые устройства, подающие тёплый воздух во внутреннее пространство стен, создавая тепловую завесу, или, наоборот, откачивать воздух, создавая разряжённое пространство во внутренней полости стены, повышая тем самым значения сопротивления теплопередачи на порядок.

Мы также работаем над созданием экологически чистых утеплителей, в том числе и на основе макулатуры и отходов целлюлозно-бумажной промышленности. В нашей стране вырубаются сотни гектаров леса, мы делаем из него бумагу и потом её же утилизируем. А ведь из отходов бумаги можно делать бумажный пух, теплоизоляционные свойства которого значительно лучше, чем у других материалов.

— А какие строительные фирмы в регионе уже сегодня нацелены на ресурсосбережение?

— В основном это те компании, которые не только строят здания, но и эксплуатируют их. Поэтому на стадии проектирования и строительства они заинтересованы в получении относительно энергоэффективных зданий, чтобы была возможность их эксплуатации с наименьшими затратами. К таким относятся, например, фирмы «Созидатель», «Надежда», «САКС» и другие.

Гоголь, «трёхглавый змей» и «солнечный собиратель»

— Может ли горожанин самостоятельно сохранить тепло в своей квартире? К примеру, сейчас нередко рекламируются услуги утепления стен квартир, домов, офисов по принципу: стена — утеплитель — армирующая сетка — крепёжный дюбель — фасадная штукатурка. Насколько это эффективно? Не портят ли такие частные инициативы внешний вид зданий и, как следствие, облик города в целом?

— Иногда другого выхода не остаётся. Вот и приходится наблюдать дома с разноцветными заплатками, отнюдь не украшающими здания. Эти работы категорически нельзя выполнять без согласования с архитектурными службами города. Но что остается делать горожанину? Обращаться в суд? И тут жилец начинает бороться с так называемым трёхглавым змеем в лице проектной организации, строительной организации и эксплуатирующей организации, которые зачастую объединяют усилия и создают комиссию. Комиссия, в свою очередь, составляет акт, что проживающий сам виноват: не в том углу поставил мебель и нарушил аэрацию, поменял батареи или увеличил их количество, часто включает чайник или развешивает детские пелёнки, плотно закрывает двери и т. п. Всё это приводит к повышению относительной влажности в помещении до 80% и способствует повышению точки росы (температуры, при которой образуется конденсат) на внутренней поверхности стен, поэтому они сыреют и покрываются плесенью. И, в конце концов, получается, что сам жилец и виноват. Почти по Гоголю: офицерская вдова сама себя и высекла.

Из нашей практики судебные разбирательства продолжаются иной раз до 5 лет. Централизованно же утеплить промерзающие квартиры в только что построенном доме управляющая компания не в силах. Конструктивная система утепления, о которой вы спросили, при правильном подборе материалов и должном исполнении может прослужить до 15–25 лет. Но в то же время такая теплоизоляция с применением различных видов пенопласта с низкой паропроницаемостью может привести через несколько лет к значительному повышению влажности стен.

— А может ли ресурсосбережение, как, например, борьба за экологию в развитых странах, стать модной, популярной общественной инициативой?

— Пока нашего человека финансово не затронет проблема оплаты потребляемых ресурсов, он не будет особо экономить природные богатства нашей страны. При желании и наличии определённых средств каждый из нас может установить у себя на крыше гелиоколлектор (дословно: «солнечный собиратель»), использовать тепловые насосы для отопления индивидуального дома, установить рекуператоры тепла и т. п. Как говорится, было бы желание…

А для этого надо в сознание человека ещё с детства вводить нужные понятия, осуществлять, я бы сказал, экологическое воспитание. Надо стремиться, чтобы человек не противопоставлял себя природе, а гармонично в неё вписывался, берёг не только себя, но и планету. Ведь многие учёные считают, что наша планета является живым организмом (симбиоз вирусов, грибов, растений, млекопитающих и т. п.) и облает своеобразным разумом, нам недоступным. Надо помнить об этом, прежде чем варварски ковыряться в её недрах.

Александра САВЕЛЬКИНА
Фото Михаила ФЁДОРОВА и из архива Валерия ПЛОТНИКОВА

5374