Преимущества подземного строительства с точки зрения энергоэффективности

Актуальность подземного строительства становится все более очевидной для многих сфер экономики. Подтверждением этому стал и высокий интерес к теме III Международного конгресса «Энергоэффективность. XXI век. Инженерные методы снижения энергопотребления зданий», проходившего 19–21 октября в ВК «Ленэкспо» (Санкт-Петербург). С докладом «Преимущества объектов подземного строительства с точки зрения энергоэффективности: опыт и перспективы» выступил генеральный директор СРО НП «Объединение строителей подземных сооружений, промышленных и гражданских объектов» (НП «Объединение подземных строителей») С. Н. Алпатов.

Подземное строительство помогает решать многие градостроительные проблемы, поэтому его роль, как одного из важнейших факторов урбанизации, трудно переоценить. Человечество накопило огромный опыт почти полутора вековой эксплуатации метрополитенов, тысячелетний опыт размещения подземных жилищ, хранилищ, а также храмов (Римская империя, Древний Восток и др.).

В настоящее время, в эпоху индустриализации и урбанизации, существует более 100 видов подземных сооружений, которые могут располагаться на самых различных глубинах — от 4 до 4 тыс. м, но преобладает глубина до 20 м. Тем не мене, все в больших масштабах проявляется тенденция к строительству подземных сооружений на более глубоких уровнях в несколько ярусов.

Подземные сооружения по сравнению с наземными характеризуются следующими экологическими преимуществами:
 в пределах города могут размещаться практически повсеместно, минимально воздействуя на природный ландшафт и окружающую среду;
 не нарушают сложившуюся структуру городской застройки;
 сберегают энергоресурсы при эксплуатации;
 отличаются повышенной виброустойчивостью и акустической изоляцией;
 надежно защищены от прямого воздействия климатических факторов;
 достаточно хорошо защищены от воздействия сейсмовзрывных волн и проникающей радиации, что обеспечивает их неуязвимость от средств массового поражения.

При переносе транспортных магистралей, вокзалов, хранилищ и других сооружений освобождаются подземные территории, за счет использования которых можно значительно увеличить наземную площадь зеленых насаждений, разбить новые парки, улучшить микроклимат существующей застройки.

Несмотря на более высокую стоимость возведения подземных сооружений по сравнению с наземными, в ряде случаев наблюдается экономия от их строительства, что обусловливается, в первую очередь, сэкономленной стоимостью отчуждаемых земель, а также экономией энергоресурсов.

Эффективность подземного строительства подтверждают успешные мировые проекты. Например, огромный подземный центр в канадском Монреале, являющийся местом паломничества туристов. Сюда многие жители спускаются на лифте прямо из своих домов, не выходя на улицу. И попадают в целый подземный город с галереей магазинов, настолько разнообразных, что в них можно купить буквально все: от ошейника для собаки до бытовой техники и бриллиантового колье. Кроме того, под землей располагается множество кинотеатров, кафе, ресторанов, банков, а также других объектов развлекательной и деловой инфраструктуры. Протяженность улиц этого подземного города (ничем, кроме отсутствия солнечного света и неба над головой, не отличающегося от обычного торгового квартала), составляет около 30 км.

А вот в подземном городе под японским мегаполисом Осака, попав туда впервые, легко можно заблудиться. Поземные улицы здесь не прямые, а в виде лабиринта. Переулки, магазины в подвальных этажах универмагов и офисных зданий и новые торговые центры образуют сложную сеть подземных улиц. Похожая концепция реализована в лондонском деловом районе Canary Warth, где многие здания соединяются подземными галереями, занятыми торговлей. Так же эффективно подземное пространство используется в Токио, Лас-Вегасе, Париже и других крупных мировых городах.

Подземные проекты, являясь пока не таким уж частым явлением, притягивают внимание. Например, строительство в Шанхае первой в мире подземной гостиницы стало настоящей сенсацией. Согласно проекту, уникальный отель уйдет в глубину на 21 этаж.

Мировой опыт ведения подземных работ и дальнейшей эксплуатации подземных сооружений в среде мегаполиса показывает, что современными приоритетами в этой области городского хозяйства становятся стимулы к экономии и повышению эффективности процессов, в частности ресурсосбережение и энергоэффективность. Например, второй по высоте небоскреб в мире — тайваньский «Тайбэй 101», имеющий пять подземных уровней с офисами, магазинами, ресторанами и т. д., — получил Платиновый сертификат международной системы LEED, оценивающей энергоэффективность и экологичность зданий и сооружений. По результатам проведенных энерго-сберегающих мероприятий общая ежегодная экономия энергии составила 30%, а ежегодные расходы на коммунальные услуги снизились на 700 тыс. долларов. При этом реализация ресурсосберегающих мероприятий еще на стадии проектирования и строительства подземных сооружений, по оценкам экспертов, может дать еще больший положительный эффект.

Эффективность использования подземного пространства и окупаемость капитальных вложений в подземное строительство (по сравнению с наземным) достигается за счет экономии и рационального использования городской территории, сокращения эксплуатационных расходов и экономии топливно-энергетических ресурсов (на отопление или охлаждение воздуха, особенно для складов и холодильников) и уменьшения протяженности инженерных коммуникаций.

У подземных сооружений есть ряд важных характеристик, которые выгодно их отличают от объектов, расположенных на земной поверхности: особый микроклимат, изолированность от разного рода поверхностных воздействий (шум, погодные условия, вибрации, радиоактивность и т. д.), способность удерживать тепловую и другие виды энергии, минимальное воздействие на окружающую среду (которое, по сравнению с объектами на поверхности, к тому же легче контролировать). Подземные сооружения часто не требуют существенных затрат на внешнюю отделку и эксплуатацию и имеют значительно большие (200–500 лет) сроки эксплуатации, чем здания и сооружения на поверхности. Подземные сооружения обладают рядом технических преимуществ перед традиционными наземными постройками, в частности значительным сокращением расходов строительных и изоляционных материалов, снижением энергетических затрат, увеличением продолжительности эксплуатации, повышением защищенности от внешних воздействий и др.

Наиболее рациональным считается размещение в подземном пространстве сооружений складского назначения, а также некоторых производственных, энергетических и инженерно-транспортных объектов и лечебных учреждений.

Благодаря Ж. Фурье стало известно, что особые термические свойства подземных сооружений — термостатированный микроклимат — возникают по причине существования определенной глубины внутри грунтового массива, температура на которой сохраняется примерно постоянной, несмотря даже на наличие конечного значения теплопроводности слоя. Физически распределение температур в толще грунта представляет собой нестационарный процесс, обусловленный суточными и годовыми колебаниями температуры поверхности земли и, соответственно, периодическим подводом и отводом тепла от ее поверхности. Поэтому в зависимости от теплофизических характеристик грунта определяют глубины, на которых указанные колебания незначительны по сравнению с изменением температуры на поверхности.

Одним из наиболее экономичных решений является подземное размещение складов и холодильников. Так, при подземном расположении стоимость строительства складских зданий в 4 раза ниже, а затраты при эксплуатации в 10,6 раза меньше, чем при наземном размещении. Стоимость строительства холодильников при подземном размещении ниже в 3,3 раза, а эксплуатационные расходы — в 11,6 раза, чем при наземном расположении. Эти данные получены при сопоставлении подобных крупных холодильников, построенных в Канзас-Сити (США) и Сан-Паулу (Бразилия). При оценке затрат энергии оба холодильника были отключены, что вызвало повышение температуры в наземном холодильнике на 0,6 °С в час, а в подземном — на 0,6 °С в день. Гораздо лучшая теплоизоляция и теплоемкость среды позволяют не только экономить электроэнергию, но и подключать подземные холодильники к электросети, минуя пик потребления электроэнергии, и снижать мощность подземных холодильных установок.

Отдельные примеры строительства производственных зданий показывают, что подземное пространство выгодно для размещения технологий, чувствительных к вибрациям и шуму. Так, в США под землей были размещены основные производственные мощности прецизионного приборостроительного завода (Канзас-Сити). При этом исчезла необходимость изоляции чувствительных машин от вибрации и устройства тяжелых фундаментов для ряда машин (так как вокруг здания бесконечно большая масса грунта, обеспечивающая состояние инерции покоя); возросла долговечность машин, снизились затраты на поддержание постоянных температуры и влажности, отпала необходимость в уходе за фасадными поверхностями, сократились вероятность пожаров и затраты на пожарную охрану, исчезли отрицательные влияния погодных явлений; до 63% снизились расходы на отопление и до 90% — на охлаждение, причем кондиционеры стало возможным включать не в часы пик расходования электроэнергии. В итоге эксплуатационные расходы снизились с 50–70 тыс. долларов в год (при наземном размещении завода) до 3,2 тыс. в год (под землей), страхование на 1000 долларов основных средств снизилось почти в 30 раз.

Опыт строительства производственных зданий в Швеции, Норвегии, Франции подтверждает возможность экономичного размещения под землей в суровых климатических условиях (при повышенном энергопотреблении на отопление) или при необходимости кондиционирования воздуха. Так, в Норвегии при проектировании крупного телефонного узла сравнивали варианты его подземного и наземного расположения. Так как стоимость 1 кв. м подземного здания — 3 100 крон, а наземного — 2 400 крон, то определяющими оказались экономия в 55% электроэнергии и отсутствие свободной площади для наземного здания в центре. Объект был построен под землей, причем к нему пристроены подземный плавательный бассейн и сооружение гражданской обороны общей площадью 40 тыс. кв. м.

Пока, если не учитывать стоимости земли, потенциальная экономия энергии в течение срока эксплуатации здания является определяющим фактором при выборе варианта его размещения. При сопоставлении стоимости строительства и эксплуатации жилого дома в течение 12 лет службы при заглубленном и наземном размещении выявлено, что, начиная с седьмого года эксплуатации, вследствие экономии около 60% энергии окупаются первоначальные повышенные расходы.

В целом ресурсосбережение при освоении подземного пространства мегаполисов может включать в себя как снижение материалоемкости строительства с активным сокращением потерь в производственном процессе, так и увеличение темпов и объемов работ путем применения достижений новейшей техники и технологии.

Современные направления развития строительного комплекса в подземном пространстве мегаполисов позволили участникам данного рынка сосредоточить свои усилия на обеспечении соответствия строительных работ требованиям ресурсосбережения, энергоэффективности, экологической безопасности и комфорта проживания в условиях городской среды. И, прежде всего, наибольшим стимулирующим эффектом повышения уровня ресурсосбережения и энергоэффективности городского подземного строительства обладает система мотивации, предусматривающая применение в качестве теоретического и практического инструментария таких элементов, как повышение доходности реализуемых проектов за счет сокращения производственных издержек, специализированная нормативно-законодательная база в этой отрасли, целенаправленные льготы и преференции инвесторам-застройщикам, улучшение состояния окружающей среды.

По данным компании Penny Lane Realty, в 2010 г. объем инвестиций девелоперских компаний в энергоэффективное строительство недвижимости в Москве по сравнению с 2009 г. вырос на 25%. При этом 95% такой недвижимости приходится на офисные и многофункциональные центры, имеющие в своем составе значительную долю подземных площадей. По прогнозам, в ближайшие 5 лет объем иностранных инвестиций в сферу энергосберегающего строительства, в том числе и подземного, может увеличиться в три раза.

Президент РФ Д. А. Медведев подтвердил мнение экспертов, что энергетическая интенсивность в нашей стране как минимум втрое выше, чем в странах Евросоюза, и вдвое больше, чем в США. В перспективе Россия должна улучшить показатели по энергоэффективности к 2020 г. на 40%.

В целом должна быть сформирована качественная мотивационная система ресурсосбережения и энергоэффективности, предусматривающая и достаточно широкий спектр стимулирующих мер государственной поддержки обеспечения рассматриваемых процессов, включающая содействие в осуществлении инвестиционной деятельности в области экологически безопасного и экономически эффективного городского подземного строительства, а также пропаганду использования принципов бережного отношения ко всем используемым ресурсам.

Для ускорения темпов комплексного освоения подземного пространства российских городов и привлечения к вопросам создания подземной инфраструктуры городов представителей органов государственной власти всех уровней и потенциальных инвесторов Комитет по освоению подземного пространства НОСТРОЙ совместно с саморегулируемой организацией НП «Объединение подземных строителей» и рядом других организаций выступили с инициативой проведения в 2012 г. в Санкт-Петербурге международного форума под названием «Комплексное освоение подземного пространства мегаполисов как одно из важнейших направлений государственного управления развитием территорий». Поддержку выразили Министерство регионального развития РФ и национальные объединения: НОСТРОЙ (строителей), НОП (проектировщиков), НОИЗ (изыскателей).

Данный форум по своему формату и наполнению уникален для России, так как здесь акцентируется внимание не на технических аспектах подземного строительства, а на принципах градостроительного планирования. Основными темами форума станут стратегическое городское планирование, рациональное развитие подземной инфраструктуры и эффективные механизмы создания благоприятного инвестиционного климата и привлекательной для населения городской среды. На лучших примерах зарубежного строительства, которые основаны на просчитанных, экономически обоснованных и хорошо продуманных проектах, организаторы и участники убедительно докажут, что без развития подземной инфраструктуры невозможно решить наиболее острые проблемы современных городов: транспортные, экологические и социальные.

Автор: Сергей Алпатов Дата: 21.12.2011 «Федеральный строительный рынок» № 97 Рубрика: Подземное строительство

«« назад