Однако времена меняются и зачастую современных архитекторов, дизайнеров и инженеров мало интересует судьба здания после завершения строительства. Что же такое рациональное строительство, чем вызван общественный интерес и почему домовладельцы заинтересованы в инвестировании дополнительных средств в проект рационального здания? Методы рационального строительства имитируют процессы рециркуляции и очистки воды, воздуха, происходящие в биосфере Земли. Проект рационального водоснабжения и водоотведения здания будущего, кроме снижения риска возможного повреждения конструкции здания, призван также обеспечить охрану окружающей среды. Работа рациональной системы водоснабжения и канализации здания отражает принципы «зеленого» строительства. Иными словами, цель рационального строительства заключается в снижении негативного влияния инженерных систем здания как на окружающую среду, так и на человека. Мотивация заключается также в экономической выгоде строительства рациональных зданий, а именно в снижении эксплуатационной стоимости экологически эффективных конструкций. В данной статье рассмотрены некоторые методы рационального строительства, разработанные Советом экологического строительства США (Green Building Council) и «Лидерами в области энергоэффективного и экологического проектирования» (Leadership in Energy and Environmental Design building, LEED) — движения, которое поддерживают и развивают члены USGBC. LEED — сертификационная система оценки зданий по степени «экологической чистоты». Являясь не единственной методологией рационального строительства, система USGBC LEED, по мнению экспертов, призвана в основном повлиять на будующее проектирование, строительство и техническое обеспечение зданий. В статье также рассмотрены типы инженерных систем здания, отвечающие LEEDстандартам. Процедура сертификациии LEED Сертифицированными проектами LEED считаются зарегистрировавшиеся и прошедшие аттестацию здания, которым была присвоена сертификация USGBC. Зарегистрированными на получение сертификации LEED считаются проекты, прошедшие регистрацию в USGBC и находящиеся в процессе рассмотрения. Оценочная (рейтинговая) системавключает пять разделов (cм. табл.). Можно получить дополнительные 4 балла за инновационный подход в строительстве, что не попадает ни в одну из вышеприведенных категорий, а также один балл, если руководитель проекта— аккредитированный LEEDспециалист. В свою очередь каждый раздел делится на зачетные категории, а суммарный максимальный проходной балл составляет 69 баллов. Для сертификации здания необходимо набрать как минимум 26 баллов. Для получения серебряного сертификата необходимо набрать как минимум 33 балла, для золотого — 39, платинового — 52. Экономические выгоды рационального строительства, кроме снижения эксплуатационных расходов, также отражаются в повышенной продуктивности работы сотрудников. Как показывает практика, вследствие неадекватной температуры, качества воздуха, акустики и освещения в помещении, продуктивность труда работников снижается. Например, по данным страховой компании West Bend Mutual Insurance Co., в 90-х гг. вследствие переезда фирмы в новое экологически эффективное здание площадью 150 тыс. кв. футов, получающее достаточное количество дневного света, с индивидуальными рабочими местами, близостью к природе и улучшенным освещением продуктивность предприятия увеличилась на 19%. Кроме того, плата за электроэнергию компании снизилась на 40%. В целях поощрения развития рационального строительства в некоторых штатах и городах, например Массачусетс, Нью-Йорк, Пенсильвания, Чикаго, Лос-Анджелес, Портланд, Сан-Диего, Сан-Хосе, Сиэтл и др., «зеленым» зданиям правительство предоставляет налоговые льготы и гранты. Также в некоторых штатах к зданиям публичного назначения выдвигают официальные требования, а именно — получение сертифицикации LEED. В отличие от обычного, «зеленое» здание при перепродаже стоит дороже, т.к. здание со «здоровой» средой в помещениях легче сдать в аренду. Получение сертификации предполагает выполнение следующих этапов: 1) Регистрация проекта в USGBC. Для этого необходимо представить на рассмотрение подробную информацию о проекте, а также оплатить регистрационный взнос. 2) После регистрации соискатель получает доступ к разным секциям веб-сайта USGBC, а также LEED-образцы и списки онлайн-проектов. В этом году появится возможность регистрации через интернет. 3) Далее соискатель начинает оценивать свой проект в соответствии с зачетными категориями оценочной системы. Получение каждого балла требует подачи на рассмотрение в USGBC чертежей, документов и расчетов. Процесс сбора необходимых данных осуществляется на стадии проектирования и строительства и может длиться несколько месяцев или более. 4) По окончании процесса оценки проект получает сертификат. Как здания влияют на окружающую среду? Например, в США на долю зданий приходится 62,2% от общей потребляемой энергии. Здания составляют более 36% крупнейших энергопотребителей США. На долю зданий приходится 30 % выброшенных в атмосферу газов, вызывающих парниковый эффект. Около 136 млн т строительных отходов ежегодно генерируется в США (что приблизительно составляет 1,27 кг/чел в день). Здания потребляют около 12% питьевой воды США. Источники: Министерство энергетики США, Агентство по защите окружающей среды (EPA), Институт Worldwatch. Основные оценочные категории в сфере водоснабжения и водоотведения здания В данном сегменте оцениваются: материалы; технологии строительства; энергоэффективность инженерного оборудования зданий; канализационная система зданий; системы ливневой канализации; система питьевого водоснабжения. В частности, баллы присуждаются за использование экономичного сантехнического оборудования, материалов — продуктов переработки, сбор ливневых стоков, а также сниженное потребление питьевой воды. Рациональные «зеленые» площадки Согласно зачетной категории 6.1 в разделе «экологически рациональные площадки», объем стока ливневых вод не должен превышать установленную норму. Или, если свойственная площадке непроницаемость превышает 50%, необходимо выработать план управления ливневыми сточными водами, обеспечивающий 25% сокращение стока ливневых вод. Для этого следует использовать пористый цемент на крупном заполнителе, который по сравнению с обычным, увеличивает степень инфильтрации дождевых вод. В настоящий момент USGBC серьезно обеспокоен одним из наиболее негативных последствий урбанизации — застройкой «зеленых» территорий под стоянки и асфальтированные площадки. Изобилие ливневой воды в сочетании с непроницаемой поверхностью приводит к загрязнению ручьев и рек. В некоторых случаях комбинированная канализационная система бытовых и ливневых сточных вод не может справиться с большим объемом дождевой воды, в результате чего неочищенные бытовые стоки вместе с дождевыми сливаются в реки. Благодаря «рациональным» площадкам площадь непроницаемой поверхности сокращается. Использование пористых материалов в сочетании с зелеными лужайками позволит значительно повысить площадь просачивания и снизить нагрузку на ливневую канализацию. Рациональная ирригация В разделе «Эффективное использование водных ресурсов» баллы присуждаются в области ландшафтного проектирования. Согласно зачетной категории 1.1, которая оценивается в один балл, «полив следует осуществлять с помощью прогрессивных ирригационных технологий или использовать собранные ливневые стоки либо переработанную воду здания, что вдвое снизит расход питьевой воды для ирригации». Согласно зачетной категории 1.2, что также оценивается в один балл, «в целях дальнейшего 50% снижения расхода питьевой воды для ирригации (100% суммарное снижение расхода питьевой воды) для полива следует использовать собранную дождевую воду или переработанную воду здания, или не применять постоянную систему полива лужаек совсем». Главная цель этой зачетной категории — частичное или полное исключение использования питьевой воды для ирригации. Заработать балл поможет также специфическая система мониторинга, согласно которой с помощью датчиков и таймеров, установленных в почве, следует использовать водные ресурсы, включая систему ирригации только тогда, когда почва действительно сухая и нуждается в поливе. Также можно использовать стойкие к засухе растения, которые не требуют полива и сбора дождевой воды в канистры. «Сухие» писсуары Согласно зачетной категории 3.1 в разделе «эффективное использование водных ресурсов», за которую присваивается один балл, «следует использовать системы и технологии, позволяющие на 20% снизить уровень водопотребления здания (кроме ирригации), установленный в 1992 г. «Energy policy act» относительно требований к рабочим характеристикам зданий. Одним из недорогих способов соответствия этому условию является использование «сухих» писсуаров в мужских уборных. При расчетах LEED исходили из условия занятости здания, где половину присутствующих составляют мужчины, пользующиеся один раз туалетом и двараза писсуаром в день. Согласно LEED Reference Guide Version 2.0, на практике обычно используют смывные писсуары с водосодержанием 1 гал (3,78 л). Однако проектные расчеты показывают, что при использовании «сухих» писсуаров удается сэкономить 2 гал воды (7,57 л) на 1 человека в день. В результате можно снизить объем водопотребления здания на 20%. «Сухие» писсуары оснащены специальными трапами с гидрозатворами, которые пропускают жидкость в канализационную систему и предотвращают попадание канализационных газов в помещение. В сухих писсуарах имеется специальный сифон против запахов. Барьером против газов в таких писсуарах является или биологическая разлагающаяся жидкость, или механическое уплотнение, работающее со вспомогательным источником электропитания или без него. Такой барьер предотвращает проникновение канализационных газов и продуктов распада мочи в туалетную комнату. Сухие писсуары обычно моют специальным средством или средством для чистки стекла и вытирают тканью. Частота технического обслуживания и смены сифонов зависит от частоты использования писсуаров. Что касается процедуры чистки систем, то ее можно включить в процесс ежедневной уборки здания. Так как «сухие» писсуары работают без слива, они не требуют подвода воды, а также не создают нагрузку на канализационную систему. Системы с низким расходом смывной воды Согласно зачетной категории 3.2 в разделе «Эффективное использование водных ресурсов», дополнительный балл зачисляется за «дальнейшее 10процентное снижение водопотребления здания (суммарное снижение на 30%)». Дальнейшее снижение расхода воды можно осуществлять, установив сантехническое оборудование с низким уровнем расхода воды. На сегодняшний день на рынке представлены унитазы с низким (1,2 галл — 4,5 л) и ультранизким (0,8 галл — 3 л) расходом воды за один слив, а также экономичные унитазы с двойным сливным механизмом. Первый — для смывания жидкости, второй — для смывания твердых фракций (1,6 гал = 6 л). Такие системы получили широкое распространение в Европе и Австралии. Согласно базовым требованиям LEED к проектированию сантехнических приборов, допускается использование унитазов с расходом2,5 гал/мин (9,5 л/мин). К системам с низким расходом относят унитазы с расходом 6,8 л/мин. Относительно душевых кабин, расход должен составлять не более 2,5 гал/мин (9,46 л/мин). К системам с низким расходом относят душевые кабины с расходом 1,8 гал/мин (6,8 л/мин). Можно также использовать экономичные душевые головки с низким расходом— 1,8 гал/мин. «Серые» стоки Продукция LEED USGBC для каждой группы проектов разработала отдельные оценочные системы по следующим направлениям: ? LEED для нового строительства и реконструкций (LEED-NC); Это популярная оценочная категория для зданий. В нее попадают здания самого различного назначения, включая офисы, школы, многосемейные дома, лаборатории и т.д. К концу 2004 г. в USGBC было зарегистрировано 1615 проектов, из которых всего 137 получили сертификат LEED-NC. ? LEED для существующих зданий (LEED-EB); Для зеленых зданий, построенных до разработки рейтинговой системы (LEEDNC). Эта система больше оценивает здание с точки зрения его эксплуатации, техобслуживания и сбора информации. Разработанная недавно данная система, по оценкам экспертов, призвана стать самой популярной среди рейтинговых систем. В ноябре 2004 г. восемь из 100 зарегистрировавшихся проектов получили сертификацию. ? LEED для коммерческих помещений (LEED-CI); Недавно принятая данная рейтинговая система предназначена для арендаторов, которые пристраивают помещения в снимаемых зданиях. Эта оценочная система применяется в сочетании с LEED-CS. ? LEED для оценки базовых элементов здания (Core and Shell) (LEED-CS); Являясь в настоящее время экспериментальной программой, данная рейтинговая система разработана для оценки базовых элементов здания (строительная конструкция, ограждающая конструкция, ОВК системы), которые могут иметь или не иметь пристройки арендаторов, получающие сертификацию LEED-CI. Выход данной программы назначен на конец этого года. ? LEED для частных домов (LEED-H), LEED для учреждений здравоохранения (LEED-HC), LEED для лабораторий (LEED-LAB). Эти системы разрабатываются и выйдут в свет в 2006 г. Способы снижения водопотребления здания, описанные ранее, являются недорогими методами, достижение которых не требует серьезной перепланировки системы водоснабжения и водоотведения здания. Однако проекты, претендующие на получение серебряного или золотого сертификата, должны использовать более сложные системы, изначально запроектированные и входящие в стартовую стоимость проекта здания. Согласно зачетной категории 2.0 в разделе «Эффективное использование водных ресурсов», за которую присваивается один балл, «Объем питьевой воды для канализации должен быть снижен как минимум на 50%, или необходимо осуществлять 100-процентную очистку сточных вод на территории здания». Одним из путей осуществления данного требования является сбор ливневых стоков и дальнейшее их использование в системах водоотведения здания. В этом случае ливневые стоки собираются в резервуары для хранения, из которых далее вода с помощью насосов доставляется в отдельную от основной распределительную систему, обслуживающую туалеты и других потребителей непитьевой воды. Хотя отдельную распределительную систему обязательно подключают к системе питьевого водоснабжения здания для резервного питания, она должна быть оснащена устройством, предотвращающим обратное течение воды, и тем самым защищающим систему питьевого водоснабжения от загрязнения. Установка такой системы требует согласования с сантехническими службами и службой здравоохранения. Компостирующие биологические туалеты Другим способом получения балла в зачетной категории 2.0 является использование биотуалетов, завоевывающих все большую популярность благодаря низкому уровню водопотребления. Принцип действия автономных туалетов заключается в следующем: Чистая вода из наполняемого бачка, который вместе с унитазом образует верхнюю двухкомпонентную часть туалета, смывает отходы в расположенный внизу герметичный приемный резервуар, где они подвергаются дезодорации и химической обработке септиком (биопрепарат). Нижняя часть отсоединяется от основной конструкции, после чего ее можно легко доставить к месту выброса отходов и аккуратно слить содержимое. По сравнению с распространенными химическими туалетами, компостирующие биотуалеты — туалеты действительно «био», в них не используется ни капли химических средств. Действуют они по принципу разделения твердых и жидких отходов. Жидкие фракции по отдельному шлангу сразу уходят в канализацию (если она есть), в дренаж или в накопитель. Твердые фракции и туалетная бумага остаются во внутреннем баке, где и высушиваются, заметно теряя при этом объем. Запахи уходят благодаря вытяжке; она потихоньку работает на протяжении всего времени эксплуатации туалета. При необходимости ее можно включить «на всю катушку», чтобы ускорить процесс проветривания. Подобные биотуалеты ипользуюся во многих странах мира. Главное их преимущество — отсутствие проблем, связанных с утилизацией химически активной жидкости, используемой в других биотуалетах. Так как использование биотуалетов допустимо далеко не во всех проектах, они идеально подходят в местах, «оторванных» от централизированной канализации, и там, где существуют проблемы с водоснабжением. Использование компостных туалетов вполне оправдано также в природных парках или зонах, где компост может использоваться для ландшафтного строительства. Кроме вышеуказанных категорий, рейтинговая система LEED в разделе «Эффективное использование водных ресурсов» оценивает и другие аспекты, такие как энергосбережение, а также дизайн систем водоснабжения и водоотведения здания. Например, здание может получить баллы за использование сантехнического оборудования из переработанных материалов или системы ГВС с использованием солнечных коллекторов. Подход к проектированию «Зеленое» строительство подразумевает иной подход к проектированию зданий. Очень важной составляющей этого процесса является тесное сотрудничество и координация действий между инженерами проектировщиками, монтажниками, местными представителями власти и пользователями. Это очевидно демонстрируется на примере зачетных категорий «ирригация» и «управление ливневыми стоками», в которых инженеры-строители и проектировщики ландшафтного дизайна пытаются заработать баллы. Однако для воплощения этого проекта они должны согласовать свои действия с инженерами-сантехниками, которые, в свою очередь, должны провести расчеты USGBS, необходимые для получения баллов. Что касается управления ливневыми стоками, то скапливаемая на крыше и на территории здания дождевая вода должна как можно быстрее быть отведена в канализацию. Организация мероприятий по отведению ливневых стоков обычно входит в обязанности инженерасантехника. В традиционных системах водоснабжения и водоотведения здания ливневые стоки считаются «отходами», которые требуют немедленного удаления. В то же время питьевая вода, попадающая в здание из системы городского водоснабжения и поступающая к потребителям через сложную распределительную систему, считается очень ценным ресурсом, который нужно экономить. Концепция «зеленого» строительства предполагает комплексный подход к проектированию здания, что позволяет определить возможные пути снижения расхода питьевой воды, например за счет утилизации ливневых стоков. Система рациональной ирригации прекрасно решает эту проблему. В результате удается достичь снижения как объема ливневых стоков, сбрасываемых в городскую канализационную систему, так и расхода питьевой воды здания. Следовательно, степень негативного воздействия здания на окружающую среду снижается, что, собственно, и является основной целью «зеленого» строительства. Кроме того, значительно снижаются расходы на водоснабжение здания. Также здание получает сертификацию LEED, что, в свою очередь, повышает его оценочную стоимость. Таким образом, как видно, немаловажным фактором в мотивации рационального строительства является денежный. Проектировщики и строители центрального зала Оксфордского колледжа в 1600 г. предвидели замену потолочных балок через 300 лет и осуществили все необходимые приготовления. Современные архитекторы и проектировщики должны изменить традиционный подход к строительству, смотреть дальше стартовых затрат и, ориентируясь на технологии энергосбережения, объединить конструкцию здания и проектируемые системы таким образом, чтобы обеспечить легкую модификацию этих компонентов в течение срока жизни здания.