Доклад Римскому клубу "Фактор четыре"

Все три дома находятся в зоне жаркого, но не сырого и теплого тропического климата. Однако сравнительно высокая экономия может быть достигнута и там.

Ни жара, ни влажность не являются препятствием для четырехкратного энергосбережения при отличном комфорте и рентабельности.

1.5 Суперокна и их модификации для крупных помещений

В суперокнах применяются невидимые прозрачные высокотехнологичные пленки, отделяющие видимое излучение от инфракрасного (теплового). Видимый свет проходит через окно; инфракрасное излучение отражается. Сейчас существуют суперокна с сотнями тысяч различных «оттенков», причем каждый отдельный вариант предназначен для конкретного климата, здания и ориентации. Опытные проектировщики «настраивают» окна здания, впуская много света и тепла с северной стороны и минимизируя накопление тепла с солнечной южной стороны, и т. п. Все эти варианты суперокон выглядят одинаково, но их способность отражать инфракрасное излучение различна. Управляя входящими в здание и выходящими из него с каждой стороны потоками тепла и света, проектировщик может повысить комфорт, значительно уменьшить потребность в нагревательном и охлаждающем оборудовании и в энергии, необходимой для работы такого оборудования, и тем самым сократить как строительные, так и эксплуатационные затраты.

Суперокна стали появляться на рынке США только в начале 80-х годов. В штаб-квартире ИРМ, вероятно, был реализован первый коммерческий проект, в котором суперокна сочетали в себе спектрально-селективные тонкие пленки с тяжелым газом в роли тепло-изолирующего наполнения. Улучшенные многослойные конструкции, испытанные в ИРМ в начале 80-х годов, появились на рынке несколько лет спустя. Тепловое зеркало, покрытое с обеих сторон пластмассовой пленкой и обеспечивающее улучшенное качество при уменьшенной толщине, стало выпускаться только в ноябре 1993 г. Производство же его аналогов в Европе отстало на много лет -- современные суперокна достаточно приемлемой толщины, имеющие умеренную цену, начали появляться только в 1993--1994 гг.

* По существу, все европейские суперокна все еще предназначаются для максимального увеличения температуры в помещениях в холодную, пасмурную погоду. Но оборудование для охлаждения стоит намного дороже, чем оборудование для обогрева зданий. Поэтому гораздо более ценной является оптимизация выпускаемых большинством фирм США суперокон, предназначенных для районов с жарким и с более прохладным климатом. Последнее относится к большей части крупных современных административных зданий: в Торонто или Стокгольме приходится использовать кондиционирование воздуха даже при -10°С!

Традиционно окна для жаркого климата делают либо отражающими, в результате чего снаружи возникает раздражающий ослепительный блеск, либо темными и поглощающими тепло, но при этом половина тепла все равно переизлучается внутрь. Оба решения ограничивают проникновение не только нежелательного тепла, но и желаемого дневного света. С темнотой приходится бороться с помощью электрического освещения. Лампы потребляют электричество, что приводит к выделению тепла внутри здания, и таким образом мы возвращаемся почти туда же, откуда начинали. Но суперокна можно сконструировать так, чтобы они пропускали дневной свет и в то же время в значительной мере блокировали доступ нежелательного тепла. Некоторые последние конструкции, в которых используется стекло, слегка подкрашенное в цвет морской волны или в зеленоватый цвет, пропускают видимый свет примерно в 2 раза лучше, чем всю солнечную энергию. Это почти идеально: лучше и не сделаешь, поскольку половину солнечной энергии составляет инфракрасное излучение.

Суперокна для жаркого климата помогут обеспечить тепло зимой. Их изолирующие свойства определяются заполнением тяжелым газом и способностью спектрально-селективных пленок отражать обратно в здание инфракрасные лучи, которые стремятся ускользнуть, лишая жильцов ценного тепла. Таким образом, можно выбрать суперокна, обеспечивающие отличные теплоизоляционные характеристики в течение всего года в условиях климата как с жарким летом, так и с холодной зимой.

Обычно считается, что суперокна целесообразно использовать только при строительстве новых зданий. Кто же захочет тратиться на замену существующих окон, особенно на верхних этажах многоэтажного здания? Действительно, иногда дополнительные ценные качества окна не стоят затрат на них, в частности, расходов на оплату труда по установке окна. Но есть важные исключения.

В 1988 г. ИРМ изучал по заданию тогдашнего губернатора Арканзаса Клинтона возможности сбережения электроэнергии в этом штате (Ловинс, 1988). Применительно к типичному деревянному односемейному дому комплекс из примерно 20 тщательно выбранных мероприятий мог сэкономить 77% годового потребления электроэнергии и 83% электроэнергии, расходуемой в часы пиковой нагрузки (а также 60% газа просто благодаря лучшей изоляции, без усовершенствования газовых приборов), окупив себя лишь за три года. Ключом к решению проблемы явилось добавление теплоизолирую-щих суперокон поверх существующих -- незатененных одинарных прозрачных оконных стекол. Это нововведение уменьшало мощность, расходуемую на охлаждение, в гораздо большей степени, чем любое другое. В результате размер устанавливаемого кондиционера уменьшился в 3 раза. С увеличенной в 2 раза эффективностью и уменьшенным в 3 раза временем осушения он стоил практически столько же, так что экономия электроэнергии достигалась почти бесплатно. Если учесть все соотношения между размером, стоимостью и эффективностью различных мероприятий, то использование относительно дорогостоящих суперокон намного увеличило общую экономию электроэнергии при уменьшении расходов на одну треть.

В 1994 г. ИРМ вернулся к этой концепции и реализовал ее в еще большем масштабе (Ловинс, 1995). Владелец крупной корпорации производил реконструкцию целиком остекленной башни, в которой располагались офисы. Это 13-этажное здание общей площадью в 18 587 квадратных метров было построено близ Чикаго 20 лет назад. Оно представляло собой стандартную конструкцию начала 70-х годов: на стальной раме были заподлицо установлены большие окна, причем прозрачные «смотровые стекла» чередовались с окрашенными в темный цвет «заграждающими стеклами», которые заслоняли стальные и бетонные элементы междуэтажных перекрытий. Каждый вид стекла покрывал половину площади боковой поверхности здания. Поскольку смотровое стекло было двойным, а заграждающее -- одинарным и неизолированным, то средняя теплоизоли-рующая способность оболочки здания была меньше, чем изолирующая способность двух листов стекла, что крайне недостаточно для сурового в течение всего года климата; кроме того, в помещение проникали воздух и вода. Несмотря на огромные системы отопления и охлаждения, внутренний комфорт оставлял желать много лучшего.

Блоки с двойным остеклением имеют недостаток: герметичность соединения их кромок в конечном счете нарушается, в результате чего они изнутри запотевают. У лучших сегодняшних блоков ресурс уплотнения составляет 23 года; у более дешевого вида -- 12 лет. Двадцать лет назад такие уплотнения были еще хуже. Поэтому, когда в ИРМ установили, что 8% из 900 блоков с двойным остеклением уже вышли из строя, эксперты предложили провести специальные испытания на запотевание для остальной части блоков. Как оказалось, практически любой из них может потребовать замены в течение ближайших шести лет -- серьезная неприятность для будущих арендаторов. Поэтому владелец решил заново застеклить все здание, прежде чем сдавать его в аренду.

Существовавшее остекление представляло собой темный бронзовый стеклопакет с серой солнцезащитной пленкой, пропускала только 9% дневного света, создавая «пещерное» настроение и изолируя обитателей от внешнего мира. Более того, такое остекление настолько дорого, что покупка суперокон едва ли обошлась бы дороже, а их установка стоила бы чуть меньше. В то же время суперокно изолировало бы тепло в три раза лучше, пропускало бы дневного света в шесть раз больше и препятствовало бы проникновению солнечной энергии настолько эффективно, что вместе с экономичными лампами и оргтехникой охлаждающую нагрузку можно было бы уменьшить вчетверо -- с 750 до менее чем 200 тонн кондиционирования.

Владелец получил бы еще одно преимущество. Оборудование для кондиционирования воздуха обычно нуждается в ремонте каждые 20 лет, поскольку движущиеся детали, такие как вентиляторы и насосы, изнашиваются. Кроме того, в 90-е годы владельцу пришлось бы столкнуться со сворачиванием производства используемого в больших холодильниках хладоагента хлорфтороуглерода (фреона). Но вместо обычной замены на такой же агрегат, стоящей порядка 800 долларов за тонну, владелец мог бы заменить всю систему охлаждения помещений и кондиционирования воздуха на улучшенную и почти в 4 раза более эффективную конструкцию при стоимости всего 2 тысячи долларов за тонну. Это удачная покупка: стоимость за тонну возрастает примерно в 2,5 раза, но количество требуемых тонн -- величина производительности кондиционирования -- падает почти в 4 раза. Затраты на строительство снижаются. Экономию, достигнутую при обновлении системы кондиционирования, владелец может использовать для оплаты работы по модернизации электроосвещения и дневного освещения.

Расчеты ИРМ дали поразительный результат. Потребление энергии в часы пик (оно больше всего волнует коммунальные предприятия, так как определяет, сколько дорогостоящего оборудования надо построить) сократилось бы на 76%. Годовое потребление электрической энергии уменьшилось бы по меньшей мере на 72%, а может быть, и больше. Существенно улучшились бы благоустройство и эстетика, что намного облегчило бы привлечение арендаторов помещений:

здание установило бы совершенно новый стандарт комфорта, тишины и красоты. Эксплуатационные расходы сократились бы на 12 долларов за квадратный метр в год -- примерно в 10--20 раз по сравнению с конкурентной разницей в арендной плате, что дало бы первопроходцам громадное преимущество на рынке. Сопоставив все затраты на строительство и достигнутую экономию, можно сказать, что реконструкция в целом, сберегающая три четверти энергии, окупила бы себя за 5--9 месяцев, т. е. практически мгновенно.

Проект не был реализован, но заложенные в нем принципы по-прежнему не утратили своей актуальности. При его анализе использовались общепринятые подходы и предположения, подтвержденные в реальных условиях. Аналогичные нововведения остаются выгодной возможностью для более чем 100 тысяч больших зданий со стеклянными стенами той же эпохи (достаточно старых, построенных около 20 лет назад, требующих восстановления окон и механического оборудования) в США, и, вероятно, для еще большего числа зданий за границей.

Почему же за столь выгодную возможность не ухватились владельцы зданий, которые первыми попросили провести такое исследование? Из-за неудач на рынке, которые мы более подробно обсудим в части II. Здесь же назовем следующие причины:

q отсутствие в то время путей распределения сэкономленных средств между владельцами и арендаторами, а также способов вознаграждения проектировщиков за их работу по обеспечению таких больших сбережений; нужны были дополнительные усилия, чтобы объяснить арендаторам выгодность повышения эффективности ламп и оргтехники;

q неправильный акцент на выжимание экономии из каждого отдельно взятого компонента здания вместо сбережений по всему сооружению в целом;

q в данном конкретном случае было еще одно мелкое препятствие: местное арендное агентство, которое управляло собственностью, стремилось поскорее заселить здание арендаторами и не желалооткладывать получение своих комиссионных от этих сделок на срок, достаточный для осуществления реконструкции.

В итоге здание было отремонтировано старым, неэффективным способом. Оно оказалось слишком дорогостоящим и непривлекательным для рынка и, будучи непригодным для сдачи в аренду, было продано за ничтожную цену -- вот к чему привело игнорирование новых возможностей при реконструкции здания. ИРМ, однако, не теряет надежды: ведь можно достаточно легко найти контакт с конкурирующим владельцем другого здания на той же улице. Рано или поздно, владелец осознает, что выгодно с точки зрения рынка. Конкуренция со стороны более эффективно работающих хозяйств может заставить соображать лучше.

1.6 «Здание Королевы» -- новый инженерный корпус Университета Де Монфора, Лестер, Соединенное Королевство

Официально открытое в декабре 1993г. королевой Елизаветой II, это британское учебное здание, спроектированное Аланом Шортом и Брайеном Фордом из компании «Пик, Шорт и партнеры», пребывает во впечатляющей гармонии с природой (см. илл. 3 на вкладке). Архитекторы были готовы взять на себя в одном и том же проекте решение как экологической, так и архитектурной задачи, а не пренебрегать одной ради другой. Ответственность за окружающую среду -- это не декорация.

Будущие машиностроители изучают здесь нарисованные мелом на доске схемы холодильников, которых нет в этом здании, а студенты электротехнических специальностей овладевают премудростями проектирования электроосвещения, находясь в помещениях, освещаемых естественным дневным светом. «Нам казалось, -- говорили проектировщики, -- что ощущение естественного ритма внешнего мира помогает достичь спокойной сосредоточенности и что школа для инженеров, которая добивается значительной экономии энергии, сама может быть инструментом обучения и орудием для проведения исследований».

Место для нового корпуса тщательно выбиралось -- он расположен вдоль дороги, идущей на северо-восток. Большая часть участка оставлена открытой и естественно сочетается с территорией университета, благодаря парку, разбитому с южной стороны. Первоначальный проект здания включал три основных принципа:

q использование традиционных трудоемких методов строительства с тем, чтобы обеспечить занятость местных рабочих;

q демонстрация инновационных концепций, создающих отличную среду для обучения и бросающих вызов традиционной архитектурной практике;

q использование более чистой и более «зеленой» технологии.

Проект сделан под явным впечатлением от Тринити лейн -- средневековой улицы в Кембридже. Здания дополнены рядом внутренних дворов, которые также используются как классы для занятий на открытом воздухе, поэтому территория площадью 10223 квадратных метра не подавляет своими размерами. Это очаровательное сооружение считается первым удачным примером возрождения готической архитектуры за последние 100 лет. Жившие здесь каменщики, многим из которых нужна была работа в округе, создали прекрасную многоцветную кирпичную кладку, замечательную разнообразием традиционных фрагментов и деталей из кирпича. «Здание Королевы» -- самое большое в Великобритании строение с естественной вентиляцией. Дневной свет глубоко проникает в него с двух сторон, обеспечивая естественное освещение. Практически целиком пассивное перемещение воздуха происходит как за счет поперечной вентиляции, так и благодаря подъему теплого воздуха по восьми большим декоративным дымоходам, которые увенчаны украшенными орнаментом металлическими башенками. Частично поддержанные правительством проектировочные работы, включавшие картографирование потоков, физические макеты и компьютерное моделирование, обеспечили схему пассивной вентиляции для аудиторий, в которых можно открывать или закрывать окна с тем, чтобы добиться наиболее комфортных условий. Для этого используется 60% площади стен. Автоматическая система управляет заслонками, вытяжными отверстиями и регуляторами обогрева.

Выступы крыши и массивные кирпичные стены сводят охлаждение к минимуму, а вся конструкция здания значительно ограничивает потребность в тепле и кондиционировании. Тепло обеспечивается главным образом пассивным солнечным обогревом, внутренним накоплением тепла от работы значительного количества приборов и от присутствия тысячи сотрудников и студентов. Эти тепловые нагрузки могут быть достаточно высокими -- от 84 ватт на квадратный метр для оборудования в электротехнической лаборатории до 100 ватт на квадратный метр в механической лаборатории. В типичных административных зданиях Великобритании оборудование и работники создают тепловые нагрузки не более 25--32 ватт на квадратный метр. Дополнительное тепло дает природный газ.

Все эти подходы минимизируют потребление электроэнергии, что уменьшает размеры оборудования или даже устраняет необходимость в нем, давая экономию как энергии, так и капитальных затрат. По сравнению с типичными капитальными затратами в 34--40%, объем капитальных затрат на механические и электрические системы в «Здании Королевы» составил лишь 24%. Здесь используется только 25--30% топлива, необходимого для эквивалентного здания. Общие затраты на здание с отделкой и полным оборудованием составили всего 12 миллионов долларов, или 1980 долларов за квадратный метр, а без отделки -- 1184 доллара за квадратный метр. В любом случае это чрезвычайно низкая цена.

1.7 Ремонт выстроенных в ряд кирпичных домов

В Сент-Луисе, штат Миссури, как в большинстве американских городов и во многих городах других стран, большая часть жилой застройки -- однообразные улицы, вдоль которых тянутся ряды узких трехэтажных домов, сделанных из дикого камня или кирпича. Многие из когда-то солидных, старинных классических сооружений порядком обветшали и даже брошены владельцами. Что можно сделать с такими домами?

Руководитель Управления энергетики Сент-Луиса Джим Сэккетт пришел к выводу, что эти здания нужно восстановить. Но многие из них находились в ужасном состоянии. Разваливалась на куски внутренняя отделка домов, переживших пожары, перекашивались стены, неровными становились полы. Нанять квалифицированных специалистов для того, чтобы все сделать вертикальным, прямоугольным и горизонтальным, было не по средствам. Но даже если бы деньги удалось найти, многим городским беднякам все равно оказалось бы не по силам оплачивать счета за энергию в домах с тонкой или отсутствующей изоляцией, в климате с очень жарким и влажным летом и холодной зимой.

Путем проб и ошибок было найдено удачное решение. В основание в качестве самовыравнивающегося фундамента заливался «плавающий бетонный пол». Расположенный по соседству цех в массовом количестве производил сборные панели, заполненные изолирующей пеной. Панели вставлялись между жаропрочными слоями стены из сухой кладки, так, чтобы края их плотно прилегали друг к другу. Используя простую монтажную систему, приспособленную для совсем не идеальных стен, все здание можно было облицевать этим привлекательным отделочным и сверхизоляционным материалом.

Затем был найден простой способ прорезания отверстий для дверей и окон. Поскольку в то время суперокна еще были недоступны, Сэккетт выбрал другой широко известный вариант: два окна с двойной подвеской. Каждое окно состояло из верхней и нижней частей, скользящих по направляющим. Открывая и закрывая внутреннюю и внешнюю, верхнюю и нижнюю рамы в различных комбинациях, можно было заставить окна обогревать, охлаждать, проветривать или изолировать дом в различные времена года.

Результат оказался замечательным как по своему эффекту, так и по простоте. Без использования сверхсложных методов или материалов -- никаких суперокон, никаких теплообменников типа воздух-воздух и т. п. -- сверхизоляция вполовину сократила издержки на каждый дом за срок службы. Потребность в отоплении упала более чем на 90%; даже при отсутствии отопления в самую суровую зиму температура в помещении почти никогда не падала ниже 12°С благодаря поступлению через окна пассивного солнечного тепла. Необходимость в охлаждении сократилась примерно на столько же -- один установленный в окне кондиционер мог охладить и осушить весь дом, обеспечивая комфорт.

Стоимость? Менее 2000 долларов сверх затрат на обычный капитальный ремонт, и этого достаточно, чтобы превратить заброшенное каменное строение в элегантный, долговечный, привлекательный, надежный и недорогой дом.

1.8 Штаб-квартира Банка ИНГ

В 1978 г. банк «Недерландше Мидденстандсбанк» (НМБ) был в Голландии банком номер четыре. Сейчас он переименован в «ИНГ Банк» и занимает второе место, неуклонно расширяя свою деятельность. Что же произошло? Это долгая история, похожая на сказку, но все в ней правда, и многое связано с эффективностью использования ресурсов.

В прежние дни НМБ был, как признался один из его управляющих, «неповоротливым и консервативным». Нуждаясь в равной степени и в новом имидже, и в новой штаб-квартире, служащие банка проголосовали за выбор участка в растущем районе к югу от Амстердама. Совет директоров банка хотел иметь здание из природных материалов, органично вписанное в ландшафт, в котором много солнечного света, зеленой растительности и воды, здание, отличавшееся энергетической эффективностью и низким уровнем шума. Банк сформировал команду проектировщиков и строителей. По словам управляющего недвижимостью банка Тие Либе, кроме архитекторов и дизайнеров в нее входили представители и других специальностей. Она работала над проектом три года, регулярно консультируясь с будущими арендаторами. Строительство началось в 1983 г. и завершилось в 1987 г. Результатом явилась крайне необычная конструкция: архитектор Антон Албертс описывает этот стиль как «антропософский», исходя из основанной Рудольфом Штейнером «Науки о духе». Посмотрите на это сооружение, и вы увидите, что у него нет прямых углов (см. илл. 4 на вкладке).

Здание, в котором размещается 2400 служащих на площади примерно в 50 тысяч квадратных метров, разбито на 10 скошенных облицованных кирпичом башен из сборного железобетона. В плане участок представляет собой неправильную S-образную кривую. Тут над площадкой в 30 тысяч квадратных метров, отведенной для стоянки машин и зон обслуживания, разбросаны парки и внутренние дворы. Вдоль внутренней улицы, соединяющей все башни, тянутся рестораны и конференц-залы. Историк архитектуры Чарльз Дженкс (1990) охарактеризовал здание как «землескреб», с «волнообразно изгибающимся телом, крепко обнимающим землю». Густонаселенные жилые кварталы, офисы и предприятия розничной торговли вокруг банка усиливают образ средневекового замка с окружающей его деревней.

Как в большинстве учреждений в северной части Европы, в этом комплексе используются плиты настила, которые уже, чем в США. Рабочий стол поэтому находится от окна на расстоянии, не превышающем 7 метров, что обеспечивает отличное естественное освещение. Внутренние жалюзи отбрасывают естественный свет, проникающий через верхнюю треть каждого внешнего окна, на потолки помещений. Наряду с внутренними застекленными атриумами, проходящими через башни к внутренней улице на уровне антресоли, это поэтажное боковое освещение дает значительную часть общего освещения здания, дополняемого настольными лампами, декоративными настенными бра и ограниченным количеством подвесной арматуры. Аналогичным уровнем комфорта отличается и проект тепловой схемы здания, обеспечивавший в основном пассивное накопление тепла в ненастную голландскую погоду. В то время в Европе суперокон еще не было, и проектировщики ограничились обыкновенным двойным остеклением. От конструкции из сборного железобетона кирпичную оболочку отделяет слой изоляции. Сама конструкция используется для сохранения тепла, получаемого благодаря пассивному накоплению солнечной энергии и внутренним источникам тепла -- освещению, оборудованию и людям.

Дополнительное тепло подается через водяные радиаторы, соединенные с системой накопления горячей воды емкостью в 100 кубических метров в подвале. Вода нагревается размещенным внутри конструкции теплоизлучателем и регенерацией тепла от двигателей лифтов и компьютерных залов. В здании банка применяются также теплообменники типа воздух--воздух, которые используют тепло от выходящего отработанного воздуха для подогрева входящего воздуха. Как и многие здания в северной части Европы, банк не имеет системы кондиционирования; вместо нее используются тепловая емкость текстуры здания, механическая вентиляция, естественная вентиляция через регулируемые окна и дублирующая абсорбционная система охлаждения (главным образом для осушения), питаемая отработанным теплом от теплоизлучателя.

Этот уровень интеграции конструктивных элементов здания, естественного дневного освещения и энергетической системы дает впечатляющие результаты. Старое здание главного отделения банка потребляло 4,8 гигаджоулей на квадратный метр первичной энергии в год, новое потребляет 0,4 гигаджоуля на квадратный метр в год, что на 92% меньше. Для сравнения, соседний банк, построенный одновременно со зданием НМБ, расходует энергии на квадратный метр в пять раз больше, а затраты на его строительство были примерно такими же (Оливье, 1992). Дополнительные затраты на строительство, отнесенные к энергетическим системам НМБ, составляли порядка 700 тысяч долларов; однако годовое энергосбережение оценивается в 2,6 миллиона долларов, что окупает затраты за три месяца. Либе отмечает, что у НМБ «самые низкие затраты на энергию в голландских административных зданиях и одни из самых низких в Европе».

Наряду с простыми природными отделочными материалами в ансамбль включены произведения искусства, растения и вода. Коридоры в банке увешаны настоящими картинами, и видно, что при оформлении здания художественности исполнения придавалось большое значение. Например, поверхности из окрашенного металла в верхней части портиков башен отражают окрашенный свет на светлые скульптуры внизу, а от них свет переизлучается на оштукатуренные стены. Внимание к деталям распространяется даже на обработку температурных швов. Латунная пластинка, закрывающая такой шов в основном коридоре, поднимаясь вверх по стене, превращается в рельефную скульптуру, утопленную в стену и окруженную розеткой из мрамора различных оттенков со скрытой подсветкой. Верхние площадки на крыше, внутренние дворики, атриумы и другие внутренние помещения в различных стилях украшены зелеными насаждениями. Для фонтанов и полива растений используется собираемая в цистерну дождевая вода. Скульптурные фонтаны -- они установлены даже в качестве ограждения площадок на верхних этажах -- преобразуют постоянный поток воды в пульсирующую, журчащую струю. Кроме того, что они радуют глаз, водные потоки увлажняют воздух и создают акустический фон, что очень важно, поскольку в здании, которое пропускает мало внешних шумов и почти не создает собственных, тишина может быть гнетущей.

Затраты на приобретение земли, строительные работы, благоустройство, покупку произведений искусства, мебели и оборудования составили примерно 1500 долларов на квадратный метр. Другие административные здания в Голландии обошлись в такую же или даже в большую сумму. Сократилось количество случаев невыхода на работу банковских служащих, что Либе объясняет улучшением условий для работы (Ромм и Браунинг, 1994). И наконец, благодаря зданию, НМБ обрел в глазах общественного мнения привлекательный имидж. Сейчас он считается прогрессивным, творческим банком, а его здание -- самое известное в стране после парламента. Деловые операции банка резко увеличились в объеме.

1.9 Сокращение потребления электроэнергии датскими электроприборами на 74 процента

Примерно 30--50% электроэнергии в большинстве промышленных стран (в Дании -- 45%) расходуется на электрические приборы и установки (включая бытовое освещение, горячую воду и вентиляцию) в жилых домах и в сфере услуг. Весьма тщательный и подробный анализ, проведенный в Техническом университете Дании по основным видам бытового оборудования, показал, что можно поддерживать современный уровень таких услуг, как охлаждение, чистка и уборка, приготовление пищи и снабжение чистым воздухом, используя лишь 26% от сегодняшнего потребления электроэнергии, если направить усилия на разработку и реализацию эффективной энергосберегающей технологии (Нергард, 1989).

Расчетные дополнительные затраты на такие энергосберегающие приборы и оборудование в среднем составляют 2,5 цента на сэкономленный киловатт-час, что эквивалентно стоимости топлива для электростанции, сжигающей сырую нефть по цене 14 долларов за баррель. Большую часть сбережений можно получить путем использования уже имеющихся на рынке лучших приборов и устройств, дополнительные затраты на которые составляют в среднем 0,6 цента на сэкономленный киловатт-час. Эти затраты на сэкономленную энергию могут немного увеличиться с учетом несколько большего объема отопления помещений, которое потребуется, когда приборы и устройства станут более эффективными (поскольку раньше две пятых их энергии давали полезное тепло типичному датскому дому). Но в действительности затраты даже сократились благодаря появлению более совершенных технологий.

Как может такая страна, как Дания, которая уже относительно эффективно экономит энергию, в 4 раза повысить экономичность типичного бытового оборудования по сравнению с 1988 г.? В общем-то, это не так трудно. Судите сами.

q Лучшие изоляция, компрессоры, охладители, теплообменники и регуляторы уже уменьшили годовое потребление энергии, необходимое для типичного датского 200-литрового холодильника (без морозильника), с 350 киловатт-часов для старых аппаратов, еще бывших в продаже в 1988 г., до 90 киловатт-часов для новых образцов 1988 г., пользующихся наибольшим спросом. Датский опыт продемонстрировал возможность снижения потребления до уровня 50 киловатт-часов, благодаря использованию усовершенствованной схемы мотор/компрессор либо «бесплатного» охлаждения за счет обычно холодного наружного воздуха. Как отмечено в разделе «Суперхолодильники», эти оценки оказались заниженными: описанный подход снизил в одной из новейших голландских машин потребление до 50 киловатт-часов, последний вариант ИРМ дошел до 38 киловатт-часов, а добавление вакуумной изоляции в голландский вариант сократило бы энергопотребление примерно до 30 киловатт-часов.

q Лучший морозильник на датском рынке в 1988 г. потреблял электроэнергии примерно на 64% меньше, чем средний, используемый в то время (180 против 500 киловатт-часов в год примерно на 250 литров), но более совершенная конструкция может легко дойти до 100 киловатт-часов в год, т.е. сократить расход на 80%. Такое же сокращение на 80% вполне достижимо и для сочетания холодильник-морозильник.

q Средняя датская бытовая стиральная машина производительностью в четыре килограмма в 1988 г. работала около 200 раз в год (при этом использовалось примерно столько же времени, сколько требовалось для стирки белья вручную в предыдущем поколении!). Вместе с обычным европейским электрическим подогревателем для поступающей воды она потребляла около 400 киловатт-часов. Но лучшая доступная модель расходовала лишь 115 киловатт-часов, что можно сравнить с лучшей стиральной машиной на рынке США к 1994 г. Четко просматривались дальнейшие пути сокращения потребления электроэнергии до 40 киловатт-часов (замена электрических источников нагрева воды на неэлект-ричеекие). Усовершенствования касались не только самой стиральной машины. Было улучшено также качество моющих средств, некоторые из них могут эффективно растворять жиры даже в холодной воде. В ряде машин были разделены и оптимизированы процессы замачивания (для которого требуется концентрированное моющее средство) и механического перемешивания (для которого требуется больше воды). В числе инноваций -- датчики, продолжающие добавлять воду и мыло до тех пор, пока вода, в которой полощется белье, не будет выходить чистой и нежирной, и затем прекращающие их подачу. В этих машинах расход энергии и мыла сокращается во много раз по сравнению с «глупыми» машинами, не имеющими датчиков.

q Расход электроэнергии посудомоечными машинами также удалось уменьшить со средней в 1988 г. величины в 500 киловатт-часов в год (с использованием 4 раза в неделю), или с 310 киловатт-часов в год для доступной тогда лучшей модели, до 165 киловатт-часов в год благодаря улучшенной конструкции или даже до 35, если для нагревания воды использовались другие источники. Основные усовершенствования относятся к двигателям и насосам, качеству моющих средств, теплоизоляции и системе управления.

q Аппараты для сушки одежды, в среднем потреблявшие в 1988 г. 440 киловатт-часов в год при 130 загрузках по 3,5 кг, могли быть доведены до 350 киловатт-часов в год для лучших сушилок 1988 г., до 180 для еще более совершенных моделей и лишь до 100 киловатт-часов при использовании неэлектрического нагрева. Наиболее очевидные усовершенствования относятся к изоляции, двигателям с высоким к.п.д., улучшенной системе управления, тепловым насосам и, возможно, микроволновой сушке. Существенная экономия достигается, кроме того, благодаря значительному увеличению скорости вращения одежды (при этом прирост потребления энергии двигателем в 19 раз меньше, чем последующее уменьшение расхода энергии на сушку), к тому же машины автоматически встряхивают одежду для удаления складок.

q Датское кухонное электрооборудование в 1988 г. обычно расходовало порядка 700 киловатт-часов в год, но лучшие существовавшие тогда модели потребляли только 400, а самые современные, в которых использовались передовые технологии, могли работать еще лучше, потребляя 280 даже без перехода на природный газ. Некоторые усовершенствования в электроплитах очень просты. Это, скажем, лучший термоконтакт между нагревательным элементом и кастрюлей (в обычную кастрюлю, как правило, попадает только 30% тепла), встроенные нагревательные элементы, духовки с улучшенной изоляцией, изолированные кастрюли и скороварки. Группа исследователей разработала электронный регулятор, измеряющий температуру на дне кастрюли и обеспечивающий ровно столько тепла, сколько необходимо. Даже классический датский рисово-молочный пудинг, который обычно надо тщательно перемешивать, чтобы не пригорало молоко, получался великолепным вообще без всякого перемешивания!

q Другое важное устройство, -- маленький насос, обеспечивающий циркуляцию горячей воды от печи по всему дому. Стандартный датский насос в 1988 г. потреблял 65 ватт, хотя фактически для циркуляции воды требовалось всего лишь порядка 1 ватта. К 1988 г. более дешевый 20-ваттный насос и улучшенные регуляторы сократили потребление с 400 киловатт-часов до 100 киловатт-часов в год. Более экономичная 5--10-ваттная модель, в которой использовалась новая технология, могла, очевидно, снизить потребление до 50 киловатт-часов в год. Разумеется, сверхизоляция и вентиляционная регенерация тепла, а также суперокна способны значительно уменьшить размер печи или даже устранить необходимость в ней и, следовательно, в ее циркуляционном насосе.

q Вентиляция в больших зданиях и в относительно воздухонепроницаемых домах часто крайне неэффективна. К.п.д. общепринятых в Северной Америке вытяжных вентиляторов, устанавливаемых на кухне и в ванной комнате, составляет всего 1--3% (японские модели по той же цене более эффективны). Датские исследователи установили, что для систем, обслуживающих весь дом, лучшее доступное на рынке в 1988 г. оборудование могло сэкономить 45% энергии, а более совершенное даже до 85%. Тем не менее и эти показатели не предел: лучшая сингапурская технология, используемая в зданиях очень большого размера, которые, по определению, должны быть более экономичными, в среднем сберегает около 90% энергии и понижает капитальные затраты.

q По прогнозам датских аналитиков, от других приборов (главным образом, телевизоров) можно ожидать экономии лишь на 30% в краткосрочной перспективе и на 50% за счет применения передовых технологий. Ясно, однако, что эта оценка занижена. На сегодняшнем рынке никого не удивляет и более ощутимая экономия, причем она никак не связана со стоимостью оборудования.

Что происходит, когда складываются все эти вполне доступные и оправданные способы экономии? Потребление электроэнергии сокращается на 74% благодаря использованию передовых технологий, которые уже были реализоваы в 1988 г. и стали доступны на рынке с 1994 г. (если их не превзошли лучшие образцы). Только одни эти мероприятия сохранили или улучшили бы качество обслуживания при одновременном снижении среднего потребления электроэнергии электроприборами и освещением на душу населения в Дании с 3200 киловатт-часов до 825 киловатт-часов. Если добавить сюда экономию от замены электричества на другие источники тепла, то сбережения составили бы 80% -- величина, которая уже достижима применительно к освещению (раздел 1.11), -- а энергопотребление на душу населения сократилось бы до 620 киловатт-часов в год. И, как подчеркивают датские эксперты, затраты на такие сбережения электроэнергии, на каждый сэкономленный киловатт-час, меньше, чем затраты на дополнительное производство электроэнергии в любой части света.

Специальный анализ, проведенный в 1983 г. той же командой, показал возможность экономически эффективных сбережений потребляемой в Дании электроэнергии на 72% для охлаждения и на 65% для отопления. Сегодня обе цифры можно было бы значительно повысить, например, благодаря суперокнам. Действительно, к 1987 г. официальный анализ Министерства энергетики установил энергосберегающий потенциал величиной в 66% для потребляемой в Дании электроэнергии на охлаждение и в 62% для вентиляции, исходя из предположения, что появление новых технологий на рынке будет происходить скорее спонтанно, а не в результате целенаправленной политики.

1.10 Суперхолодильники

Холодное пиво, свежие рыба, овощи, молоко -- эти блага, обеспечиваемые бытовыми холодильниками, хорошо знакомы жителям всех развитых стран мира. Еще важнее, когда в деревнях, расположенных на юге, небольшой питаемый солнечной энергией медицинский холодильник по сути дела представляет собой грань между жизнью, спасаемой хранящимися в нем вакцинами, и смертельным исходом болезни. Что же позволяет надежно поддерживать температуру, которая на десятки градусов ниже температуры окружающей среды? Изолированная коробка и метод охлаждения -- это традиционное устройство, которое попеременно сжимает фреон и затем снова расширяет его, отводя тепло от пищевых продуктов к «конденсатору» на наружной части коробки.

Слабым местом большинства холодильников является их изоляция. Примерно с 1950 по 1975 год, по мере того, как электроэнергия дешевела, производители уменьшали толщину изоляции, чтобы сделать внутренний объем холодильника более вместительным, не увеличивая внешних размеров. Дай им волю, они, пожалуй, сделали бы внутренние размеры больше внешних. Иногда в холодильниках использовались весьма неэффективные компрессоры, часто устанавливаемые снизу, в результате чего в камеру для хранения продуктов поднималось тепло, которое необходимо было заново отводить. Конструкция компрессора и конденсатора была настолько плохой, а охладитель настолько мал, что им требовался шумный, малопроизводительный вентилятор, который обдувал бы их, предупреждая перегрев. Запутанный змеевик конденсатора с трудом поддавался чистке;

скопившаяся грязь мешала отводу тепла, заставляя компрессор работать дольше. Дверца не имела хорошего уплотнения, а когда ее открывали, весь холодный воздух выходил наружу. Во влажную погоду из-за такой изоляции наружная поверхность коробки запотевала, поэтому для ее осушения устанавливались электрообогреватели; до недавнего времени их даже нельзя было отключить в сухом месте или в сухое время года. Такие обогреватели работали в одной упряжке с тонкой изоляцией, облегчая поступление избыточного тепла вовнутрь. Для равномерного охлаждения (а заодно и высу-шивания пищевых продуктов), вместо того чтобы улучшить конструкцию, были добавлены малопроизводительные вентиляторы. Для уменьшения обмерзания внутри, наряду с неэкономичными лампочками, также были поставлены электрообогреватели, просто чтобы показать, что у системы охлаждения большие возможности. Они продолжали работать даже безо всякого обмерзания. Появлялись новые варианты, в которых лед или напитки можно достать, не открывая дверцу. Это небольшое удобство добавляло еще одно отверстие в изоляции.

Какой нелепый способ охлаждения продуктов! Тем не менее были проданы сотни миллионов таких холодильников. Каждый из них тратит впустую настолько много электричества, что сжигаемый для ее производства уголь (за который вы платите, чтобы без всякой на то нужды превратить его в глобальное потепление и кислотные дожди) мог бы в течение года целиком заполнить внутренность холодильника.

В конце 80-х годов американские холодильники и холодильники-морозильники (наиболее распространенный тип) расходовали одну шестую часть всей электроэнергии, потребляемой жилыми домами, что примерно эквивалентно производству энергии 30 электростанциями размером в Чернобыльскую АЭС. Между тем новые аппараты, которые могут служить 20 лет, но нередко перепродаются до истечения этого срока, становились гораздо более экономичными.

Начиная с середины 70-х годов, и особенно в 90-е годы, производители стали осознавать, насколько это просто -- улучшить конструкцию, изоляцию и уплотнение, увеличить размеры змеевиков, применить более экономичные лампочки, компрессоры и регуляторы для того, чтобы сохранять продукты прохладными и не высушивать их, расходуя при этом намного меньше электроэнергии. Эффект был поразительным.

q Средняя модель холодильника-морозильника, продаваемая в США в 1972 г., потребляла 3,36 киловатт-часа в год на один литр объема.

q К 1987 г., когда в Калифорнии вступили в силу стандарты экономичности, эта цифра упала до 1,87 киловатт-часа в год.

q В 1990 г. новый федеральный стандарт запрещал продажу моделей, имеющих показатель выше 1,52 киловатт-часа в год, тогда как лучшая модель массового производства расходовала только 1,32 и при этом стоила меньше, чем средний новый агрегат в своем классе размеров.

q В 1993 г. федеральный стандарт подтянули до 1,16.

q В 1994 г. компания «Верлпул» выиграла конкурс «Золотая морковка» (подход, заимствованный из ранее проведенного шведского конкурса на лучшую разработку, победителем которого стала компания «Электролюкс»), продемонстрировав аппарат, потребляющий 1,08 киловатт-часа в год. Основные производители в США договорились к 1998 г. сократить потребление электроэнергии до 0,86.

q Начиная с 1988 г. «Грам» в Дании производит холодильники с улучшенной изоляцией, потребляющие всего лишь 0,45 киловатт-часа в год. Путем дальнейших усовершенствований этот показатель можно легко понизить до 0,26.

Некоторое специально изготовленное оборудование работало еще лучше.

q Уже в начале 80-х годов небольшая американская фирма «Сан Фрост» вручную производила (главным образом, для работающих на солнечной энергии домашних хозяйств, стремящихся минимизировать закупки дорогостоящих солнечных батарей) модели, которые расходовали только 0,45--0,53 киловатт-часа в год. Эти аппараты стоили дороже, потому что производились в малом объеме, но при массовом производстве стоимость их должна быть ниже, чем традиционных моделей, поскольку по своей конструкции они гораздо проще. Современные модификации с частичным размораживанием, вытесняющие более старые модели с ручным размораживанием, потребляют 0,60--0,70 киловатт-часа в год.

q С 1983 г. холодильник фирмы «Сан Фрост» в Институте Рокки Маунтин расходует только около 0,19 киловатт-часа в год. Охлаждение этой модели наполовину обеспечивается «тепловой трубой», соединяющей холодильник с находящимся в тени наружным охлаждающим ребром, благодаря чему тепло от пищевых продуктов отбирается наружным воздухом, который часто бывает холодным.

Можно было бы предположить, что сокращение потребления энергии от стандарта США 1972 г. до уровня «Сан Фрост» начала 80-х годов займет очень много времени, если вообще будет когда-либо осуществлено и признано целесообразным. Ничего подобного!

Привлекают и многие другие возможности.

q По крайней мере пять видов наиболее передовых изоляционных материалов могут обеспечивать изоляцию на единицу толщины в 2--12 раз лучше, чем самый лучший пенопласт, который, в свою очередь, обладает вдвое более высокой изоляционной способностью, чем стекловолоконная или минеральная вата. Пожалуй, самым удивительным новым материалом являются просто два листа нержавеющей стали, сваренные по краям и отстоящие друг от друга на расстояние нескольких миллиметров (разделенные маленькими стеклянными шариками), с высоким вакуумом между ними. Внутренняя поверхность покрыта специальной пленкой для защиты от теплового инфракрасного излучения. Слой толщиной в картонный лист такой изоляции с «компактным вакуумом» может столь же хорошо останавливать тепловой поток, как семь сантиметров минеральной ваты. Стальная изоляция стоит дороже, но она может резко повысить теплоизоляцию холодильника при значительном уменьшении толщины его стенок. Увеличенный благодаря этому внутренний объем компенсирует затраты на экзотическую изоляцию.

q Компрессоры обычно велики по размерам и неэффективны: даже у «Сан Фрост» они не самые лучшие, потому что компания не могла себе позволить массовые закупки более эффективных моделей. Но «Сан Фрост» использует компрессоры, оптимизированные отдельно для холодильника и морозильной камеры, и устанавливает их наверху. Имеется много других усовершенствований, включая компрессоры с регулируемой скоростью, а значит, и с регулируемым охлаждением.

q Новые конструкции компрессоров с двигателями «Стерлинг» могут увеличить эффективность наполовину или на две трети. Их легко уменьшить до соответствующих размеров для холодильников со сверхизоляцией. Они также повышают надежность, понижают уровень шумов, а вместо хлорсодержащих хладоагентов используют инертный гелий.

q Размеры змеевика конденсатора можно увеличить, присоединив его к тяжелой металлической пластине в шкафу холодильника, что почти вдвое повышает эффективность. Утяжеленная задняя часть не позволяет агрегату опрокинуться, даже если на двери повиснет ребенок.

q Улучшенные материалы и конструкция могут сократить утечки воздуха через уплотнения.

q Лучшие вентиляторы и лампочки могут понизить рабочую энергию и меньше нагревать продукты питания. Лампочки могут даже подавать вовнутрь только свет -- а не греть -- через светопроводы или волоконные световоды. Некоторые модели имеют улучшенную конструкцию, в которой устранены внутренние вентиляторы, в частности, в камере холодильника, что позволяет дольше сохранять продукты свежими. А хорошо продуманные с инженерной точки зрения агрегаты используют достаточно большой змеевик конденсатора, устанавливаемый наверху и не требующий вентилятора.

q Новые датчики могут включать режимы замораживания и оттаивания только тогда, когда это необходимо, уменьшая энергию на размораживание примерно в 10 раз.

q Размораживание можно осуществлять жидкостью, согреваемой отработанным теплом конденсатора, а не с помощью электричества.

q Вся теплота конденсации может быть использована для нагревания воды в домашнем хозяйстве.

Представляется, что использование этих усовершенствований увеличит уже достигнутую экономию в 86% по крайней мере до 96% -- без каких-либо потерь рабочих характеристик, надежности или материальных затрат. Революция, связанная с созданием суперхолодильников, только началась.

1.11 Освещение

Одна пятая всей электроэнергии, потребляемой в США, идет непосредственно на освещение, а если учесть энергию, используемую для отвода тепла от ламп, фактически одна четверть. Примерно столько электроэнергии могут выработать 120 гигантских электростанций. В таких странах, как Россия или Китай, примерно по 15 электростанций мощностью в одну тысячу мегаватт каждая полностью заняты тем, что просто обеспечивают неэффективное освещение.

Лампы накаливания

Примерно половина энергии, идущей на освещение в США, и еще более высокая доля в большинстве развивающихся и бывших социалистических стран потребляется обыкновенными лампами накаливания, которые с 30-х годов этого столетия мало изменились. Такие лампы по существу являются электронагревателями, излучающими лишь 10% своей энергии в виде света. Почти все лампы накаливания можно без труда заменить миниатюрными люминесцентными лампами, впервые выпущенными в Голландии и Германии. На североамериканском рынке они появились в 1981 г., позже -- в Восточной Европе и Китае. Сейчас во всем мире выпускается более 200 миллионов люминесцентных ламп в год, их выпуск ежегодно возрастает на 15-- 20%. Те, что были проданы в 1994 г., сэкономят с учетом потребляемой ими электроэнергии на протяжении своего срока службы по меньшей мере пять миллиардов долларов.

Может показаться, что это не очень много, в мире ведь используется почти 10 миллиардов ламп накаливания в год. Но компактные люминесцентные лампы служат примерно в 10 раз дольше, поэтому 200 миллионов таких ламп, продаваемых ежегодно, эквивалентны примерно двум миллиардам ламп накаливания, что составляет одну пятую долю количества поставляемого света. Различие в сроке службы означает также, что если в половину патронов во всем мире ввернуть компактные лампы дневного света, то их продажа все равно составит только около 5% от продажи ламп накаливания. Но по крайней мере на производстве, где люди считают затраты на замену ламп и труд по их установке (обычно под потолком), экономия ресурса более чем окупает компактные лампы дневного света, делая сбережения электроэнергии не просто бесплатными. Можно сказать так: вам дают не бесплатный обед, а обед, за который еще доплачивают. Только с учетом подлежащих замене ламп, а не труда по их установке, компактная люминесцентная лампа многократно окупает затраты на протяжении своего срока службы.

Компактные люминесцентные лампы иллюстрируют также, как можно избежать загрязнения окружающей среды без каких-либо затрат и даже с выгодой, потому что дешевле экономить энергию, нежели ее производить. Одна 18-ваттная компактная люминесцентная лампа, заменяющая стандартную 75-ваттную лампу накаливания, способна на протяжении своего срока службы сэкономить (Ловинс, 1990):

q тонну двуокиси углерода, 4 кг окислов серы и 1 кг окислов азота, не считая других выбросов от работающей на угле станции;

q полкюри стронция-90 и цезия-137 (среди других высокоактивных отходов) и плутония в количестве, эквивалентном 0,4 тонны тринитротолуола, на атомной электростанции;

q по меньшей мере 200 литров нефти, потребляемой электростанцией, работающей на жидком топливе. (Этого достаточно, чтобы проехать 1600 км на серийном автомобиле или пять раз пересечь США на гиперавтомобиле.)