Нет предела совершенству от энергоэффективных к жизнеудерживающим зданиям - системный анализ и комплексный подход.

Анализ развития энергоэффективных зданий показывает, что архитектура и строительство вступают в совершенно новый этап своей истории, что появление и развитие энергоэффективных зданий есть отражение глобальных проблем развития общества начиная с середины XX века со всеми его положительными и отрицательными направлениями поисков. Энергоэффективные здания как симбиоз творчества архитектора и инженера достигают в этом союзе вершин произведения искусства.

РќРѕРІРѕРµ направление РІ экспериментальном строительстве - энергоэффективные здания, появившиеся после РјРёСЂРѕРІРѕРіРѕ энергетического РєСЂРёР·РёСЃР° 1974 Рі. РћРЅРё стали ответом РЅР° критику специалистов Международной энергетической конференции РћРћРќ (РњР�Р Р­Рљ),  доказывающим, что современные здания обладают огромными резервами повышения РёС… тепловой эффективности. РЇРєРѕР±С‹ исследователи недостаточно изучили особенности формирования РёС… теплового режима, Р° проектировщики РЅРµ умеют оптимизировать потоки тепла Рё массы РІ ограждающих конструкциях Рё здании.

В этом же докладе специалистов М�РЭК была сформулирована главная идея экономии энергии: энергоресурсы могут быть использованы более эффективно, если меры, которые осуществимы технически, обоснованы экономически, а также приемлемы с экологической и социальной точек зрения, т. е. использованы с минимумом изменений привычного образа жизни.

Проект первого энергоэффективного здания начал осуществляться в 1972 г. в Манчестере (штат Нью-Хэмпшир, США) архитекторами Николасом �сааком (Nich - las Isaak) и Эндрю �сааком (Andrew С. Isaak). Тогда угроза "энергетического кризиса" еще не "надоедала" со страниц газет и журналов, но уже чувствовалось ее приближение. Время дешевой энергии прошло. Энергопотребление зданий, которое не было определяющим показателем в прошлом, стало доминирующим критерием качества проекта.

Важно отметить, что уже 30 лет назад в здании было предусмотрено использование тепла солнечной радиации и возможностей компьютерной техники для управления инженерным оборудованием. Первая тенденция продолжает успешно развиваться, в том числе даже в такой северной стране, как Финляндия, - например, в экспериментальном строительстве жилого района VIIKKI (Хельсинки). Вторая тенденция выросла в крупное направление в инженерии зданий, которое получило название "�нтеллектуальное здание".

Постепенно изменялся и расширялся объект изучения: эффективность использования энергии в энергоэффективном здании. Если в самом начале строительства энергоэффективных зданий, вплоть до начала 1990-х гг., основной интерес представляло изучение мероприятий по экономии энергии, то уже в середине 1990-х гг. центр тяжести переносится на изучение проблемы эффективности использования энергии, и приоритет отдается тем энергосберегающим решениям, которые одновременно способствуют повышению качества микроклимата. Впрочем, качество микроклимата в этот период уверенно выходит на первый план по сравнению с энергосбережением.

В основе концепции проектирования современных зданий лежит идея, что качество окружающей нас среды оказывает непосредственное влияние на качество нашей жизни - дома, на рабочем месте или в общественных местах, составляющих основу наших городов. Такое выделение социальных аспектов является признанием того, что архитектура и строительство развиваются на основе потребностей людей - как духовных, так и материальных. Эта концепция ярко выражена, например, в проекте жилого района VIIKKI (Хельсинки, Финляндия).

На этом, однако, не прекратилось расширение объекта изучения. Чрезвычайно важно - может быть, это самая главная идея для архитектуры и строительства XXI в. - природа не пассивный фон нашей деятельности: в результате нашей деятельности может быть создана новая природная среда, обладающая более высокими комфортными показателями для градостроительства и являющаяся в то же время энергетическим источником для систем климатизации зданий. Эта идея получила свое выражение в проекте учебного центра по изучению окружающей среды Adam J - seph Lewis Center в Оберлине (штат Огайо, США).

Выдающийся архитектор современности Норман Фостер (Sir N - rman F - ster) пишет: "Проблемы окружающей среды воздействуют на архитектуру на каждом ее уровне. Половина потребления энергии в развитых странах приходится на здания и еще четверть - на транспорт. Архитекторы не могут решить все мировые экологические проблемы, но мы можем проектировать здания, требующие только часть потребляемой ныне энергии, кроме того, благодаря надлежащему градостроительному планированию мы можем влиять на транспортные потоки. Расположение и функциональное назначение сооружения, его конструктивная гибкость и технологический ресурс, ориентация, форма и конструкция, его системы обогрева и вентиляции, характеристики используемых при строительстве материалов - все эти параметры влияют на количество энергии, требующейся для возведения, эксплуатации и технического обслуживания здания, а также для транспорта, движущегося к нему и от него". Это понимание гармонии окружающей среды и архитектуры Норман Фостер выразил в выдающемся проекте энергоэффективного строительства - высотном здании Соmmerzbank во Франкфурте-на-Майне (Германия), которое является не только новым достижением в архитектуре и инженерии высотных зданий, но открывает новое направление в общей истории мирового строительства.

Одним из перспективных направлений в тепло- и энергоснабжении зданий, обеспечивающих энергетическую эффективность и экологичность проекта, является использование топливных элементов - электрохимических генераторов.Они вырабатывают электроэнергию из водорода и кислорода в результате электрохимической реакции без процесса горения. В топливных элементах может использоваться не только чистый водород, но и другое водородосодержащее сырье, например, природный газ, аммиак, метанол или бензин. Вместо чистого кислорода обычно используется воздух. При использовании чистого водорода в качестве топлива продуктами реакции, помимо электрической энергии, являются тепло и вода (или водяной пар), т. е. в атмосферу не выбрасываются газы, вызывающие загрязнение воздушной среды или парниковый эффект.

Такие топливные элементы можно размещать непосредственно в здании. Как результат - снижаются потери энергии на транспортировку, а тепло, образующееся в результате реакции, можно использовать для теплоснабжения или горячего водоснабжения здания.

Достоинствами топливных элементов являются также доступность топлива, надежность (в топливном элементе отсутствуют движущиеся части) и долговечность.

Сейчас уже построен СЂСЏРґ зданий, РІ которых РІ качестве РѕРґРЅРѕРіРѕ РёР· источников энергии используются топливные элементы. Это, например, высотное здание C - nde Nast Building@F - ur Times Square РІ РќСЊСЋ-Йорке, банк First Nati - nal Bank  - f Omaha РІ Омахе, отель Nag - ya Sakae Washingt - n H - tel Plaza РІ Нагое.

Логическим завершением этапов развития энергоэффективных зданий явилась практика строительства Sustainable buildings, которая сегодня вызывает большой интерес у специалистов всех стран. Буквальный перевод Sustainable buildings - "поддерживающие здания". Но по своему смыслу это выражение означает "жизнеудерживающие здания", "жизнесохраняющие здания", т. е. здания, которые находятся в равновесии с природой и человеком.

Жизнеудерживающие здания схематично можно представить состоящими из трех взаимосвязанных понятий:
 -  комфортного микроклимата помещений;
 -   максимального использования энергии РїСЂРёСЂРѕРґС‹;
 -  оптимизированных энергетических элементов здания как единого целого.
 
Поиски взаимодействия и компромисса между этими элементами послужат созданию экологически элитного здания, и это является главной задачей наших специалистов, по крайней мере, в первой половине XXI в.
Sustainable buildings - это обширная дисциплина, рожденная как альтернатива стремлению человека "покорить" природу, что, к несчастью, осуществлялось путем ее разрушения и истощения, и желанием создать себе искусственную среду обитания. Эта дисциплина включает в себя изучение возможности использования экологически чистых возобновляемых источников энергии, оптимального использования затребованной энергии, сохранения водных ресурсов, применения строительных материалов повторного использования, улучшения качества среды обитания человека.

Однако изучение отдельных аспектов этой проблемы оказывается недостаточным. Необходимо в комплексе изучить здание и окружающую среду - их экологическое и энергетическое состояние как единого целого. Очевидно, что это является главной целью теории и практики строительства жизнеудерживающих зданий. Хочется предположить, что в результате этого изучения будут выявлены некоторые "предельные состояния", нарушать которые строительная отрасль не должна ни при каких условиях. Эти "предельные состояния" будут включать в себя выделение газов, приводящих к "парниковому эффекту", потребление и загрязнение водных ресурсов, строительный и бытовой мусор и т. д.

Эти показатели были определяющими при оценке экологической и энергетической эффективности проектов жилого района VIIKKI (Хельсинки, Финляндия). Знание этих "предельных состояний" должно явиться основой для корпоративных соглашений - международных стандартов, которые позволят народам, живущим в разных природных условиях, обладающих различными экономическими, политическими и социальными системами, объединить усилия для преодоления общих трудностей.

К настоящему времени в мире уже построено большое количество энергоэффективных зданий, но, к сожалению, они не стали образом архитектуры конца XX в. - начала XXI в. Это вина всех: и архитекторов, и строителей, и инвесторов, и в первую очередь государства.

Главная роль в поддержке и финансировании строительства демонстрационных энергоэффективных зданий должна принадлежать государству, потому что реализация этих проектов связана с защитой окружающей среды, повышением качества среды обитания человека, сохранением природных богатств - защитой интересов будущих поколений. Архитекторы раскрыли красоту стекла, камня, дерева, металла и даже бетона и построили много замечательных зданий из этих материалов. Но только отдельные из них смогли подать (преподнести) энергоэффективное здание как новый шаг в архитектуре с явными элементами искусства. Для инженеров проектирование энергоэффективных зданий требует индивидуального подхода и большого количества междисциплинарных знаний. �нвесторы как заказчики строительного объекта ставят своей целью построить здание как можно дешевле и продать его как можно дороже. В последние годы из-за конкуренции между инвесторами появляется необходимость в строительстве более привлекательных с точки зрения покупателя зданий, которые существенно экономичнее в эксплуатации, более комфортны для проживания, обладают повышенными показателями безопасности.

В наше время разрыв между практикой строительства энергоэффективных зданий и научными основами их создания и проектирования стал совершенно недопустим, хотя порой он носит спекулятивный характер. Часто энергоэффективное здание представляется как несколько независимых инновационных энергосберегающих решений. При этом не принимается во внимание то обстоятельство, что подобные независимые решения могут взаимно снижать их первоначальную эффективность, а в некоторых случаях даже приводить к отрицательному эффекту.

Для проектирования энергоэффективных зданий должен быть использован метод системного анализа как дисциплины, занимающейся проблемами принятия решения в условиях, когда выбор альтернативы требует анализа сложной информации различной физической природы. В нашем случае системный анализ - это совокупность методов и принципов выбора технических параметров системы климатизации и теплозащиты здания, наилучшим образом отвечающих достижению цели, ради которой создается эта система.