Эрнст Вайцзеккер - Фактор четыре. Затрат — половина, отдача — двойная
В конструировании, как и везде, добродетель вознаграждается. Когда Ли сделал систему кондиционирования и все ее составные части в несколько раз более эффективными, уменьшилась необходимая величина теплоотвода (например, вся энергия, которую вентилятор сообщает воздуху для его движения, делает воздух более горячим и должна снова отводиться). Таким образом, вместо борьбы со все новыми и новыми недостатками системы кондиционирования не только сберегается энергия, но и уменьшаются размеры наиболее дорогостоящих компонентов — подобно тому, как в гиперавтомобилях (раздел 1.1) экономия, достигаемая благодаря уменьшению веса, нарастает как снежный ком. Составные элементы системы охлаждения становятся меньше и эффективнее, значит, они могут стать еще меньше и еще эффективнее.
Двигатели заставляют мир вращаться
Вентиляторами и насосами дело не кончается. Они приводятся в движение электродвигателями. Институт Рокки Маунтин в 1989 г. показал, как объединить 35 усовершенствований на участке между электрическим счетчиком и входным валом вентилятора, насоса или другого приводимого во вращение устройства. Усовершенствования касаются, в частности, размеров, технической эксплуатации и срока службы двигателей; систем, подводящих электрический ток к двигателю, и систем, передающих вращающий момент машине, которую он приводит в движение. В совокупности они позволяют сэкономить половину подводимой к двигателю энергии, даже без улучшения конструкции участков на дальнейшем пути потока (Хау и др., 1993). Эти сбережения окупаются за период чуть больше года. Заплатив за семь видов усовершенствований, вы получаете остальные 28 в качестве бесплатного приложения.
Толковые ребята из предприятий коммунального хозяйства США согласны с этими выводами (Фриккет и др., 1990).
Ли также хорошо разбирается в двигателях и электронных регуляторах скорости вращения, но он пока не использует целиком весь этот потенциал; в своей практике он основной упор делает на охлаждение помещений, а не на системы двигателей. (Он получает основную часть экономии, все более снижая охлаждающие нагрузки и уменьшая размеры своих систем охлаждения. А большинство двигателей находится в местах, где они не приносят тепло обратно в здание.)
Но это гораздо более широкий вопрос, не ограничивающийся практикой Ли.
Двигатели потребляют в мире более половины электроэнергии. Если полностью использовать все 35 усовершенствований, это сэкономит свыше одной четверти мировой электроэнергии, что эквивалентно 160 гигантским электростанциям только в США и примерно вчетверо дешевле, чем просто подавать топливо на существующую станцию, работающую на угле, даже если ее строительство ничего не стоит.
Для чего нужно это охлаждение?
Большинство американских офисов спроектировано таким образом, что на каждые 25–40 квадратных метров площади им требуется тонна охлаждения. Тем не менее после хорошей модернизации эта площадь обычно достигает 93 квадратных метров, а новые проекты, выполненные по последнему слову техники, приближаются к показателю в 112 квадратных метров, что примерно в 3–4 раза экономичнее. В то же время люди чувствуют себя более комфортно, а строительство всего здания стоит меньше благодаря соответствующему уменьшению количества оборудования для кондиционирования воздуха при затратах на всю систему порядка 3000 долларов за тонну (половина этой суммы уходит на воздухопроводы и трубы).
Достижения Ли Энглока поразительны. И все же они — не конец пути. Ниже мы рассмотрим виды холодильного оборудования, которые эффективнее, чем громадные центробежные холодильники, и более разумные способы создания комфортных условий.
1.18. Рубежи кондиционирования воздуха
На превращение американских зданий из солнечных печей в большие электрические холодильники идет примерно 16 % электроэнергии. Многие считают США самой холодной страной в мире в лет-нее время — внутри помещений. Что еще хуже, в жаркий летний полдень на кондиционирование, составляющее около 43 % пиковой нагрузки, работают более 200 гигантских (в тысячи мегаватт) электростанций, каждая из которых обходится в несколько миллиардов долларов.
Только в 1982 г. жители и компании города Хьюстона (Техас) заплатили 3310 миллионов долларов за «холодный воздух», что больше валового национального продукта 42 африканских стран. Подобная практика распространяется, что очень тревожно, на Восточную Азию, где потребление населением (которое быстро забывает о традиционных методах охлаждения) энергии на кондиционирование воздуха добавляет от 25 тысяч до 50 тысяч МВт пиковой нагрузки в год. Это потребует капиталовложений, крайне необходимых для решения других задач развития азиатского региона.
Так было не всегда. На протяжении по крайней мере восьми тысячелетий люди искусно устраивали свое жилище таким образом, чтобы избежать нежелательного тепла. От Турции до Туниса, от Кипра до Мальты, от Алжира до страны зулусов сложные системы пассивного охлаждения позволяли достигать комфорта, который сегодня «современные» здания в этих же районах едва ли могут обеспечить. Например, в XI–XII вв. в безоконных жилищах индейцев пуэбло на американском юго-западе поддерживалась температура, колебания которой были в 4 раза меньше колебаний температуры на открытом воздухе. На северном побережье Австралии в традиционных тропических домах поддерживается температура на 19 °C ниже, чем снаружи. То же можно сказать о классических персидских и греческих домах. Систему пассивного кондиционирования воздуха имел целый римский город. Арабские шатры из козлиной шерсти являются чудом пассивного охлаждения.
Сегодня наука и техника располагают еще большими возможностями. Энергия на охлаждение помещений уменьшается почти в 100 раз только благодаря систематическому применению лучших современных методов (Хьютон и др., 1993).
Прохлада — это отсутствие жары
Первый шаг — не допустить жару в здание. Через суперокна в помещение проникает дневной свет, лишенный ослепительного блеска, и при этом почти полностью отсекается тепло. Дневное освещение и осветительные приборы улучшенной конструкции снижают необходимость охлаждения по меньшей мере в 10 раз. Тут же цель преследует эффективная оргтехника. В результате «тепловой вклад» осветительных приборов и офисного оборудования оказывается в 3 раза меньшим, чем то тепло, которое выделяет организм человека. Последнее уменьшить невозможно, разве что если попытаться снизить стресс и сократить лихорадочную деятельность. Не следует сбрасывать со счетов и усовершенствование холодильников, торговых автоматов, устройств для охлаждения питьевой воды, кофеварок и т. д. Все они окупятся в течение трех — восьми лет, а замена окон практически сразу же.
В новом строительстве особое значение имеет и хорошая планировка. Построив дом нужной формы и сориентировав его в правильном направлении, можно сэкономить треть его энергии без каких-либо дополнительных затрат. Так, в одном административном здании ACT2 в Антиохии (Калифорния) общую энергетическую эффективность удалось повысить на 38 % при затратах на шестую часть меньше того, что сэкономлено. Затенение, теплоотражающая отделка поверхности (вспомним побеленные стены домов в городах Средиземноморья) могут сочетаться с благоустройством участка, посадкой деревьев и созданием тени растительностью: одно большое дерево заменяет десятки комнатных кондиционеров. И в любом здании обычно помогают изоляция и уменьшение утечек воздуха.
Расширить оболочку комфорта
Ощущение комфорта зависит от того, как усердно человек работает, сколько тепла выходит сквозь его одежду, от радиационной температуры окружающих предметов, температуры, влажности и движения воздуха. Каждый из этих факторов определяет поиск возможностей для создания условий, в которых люди чувствуют себя удобно.
Например, потолочные вентиляторы способствуют поддержанию комфортных условий, офисные стулья с сетчатыми сиденьями (типа модели «Аэрон» Германа Миллера) вентилируют тело, уменьшая его разогрев примерно на 10–15 % по сравнению с мягкими стульями. Суперокна в значительной степени снижают температуру солнечных лучей, попадающих на тело. Даже сняв галстук, можно сэкономить обществу 50 долларов, идущих на оборудование для кондиционирования воздуха и подвода энергии. Многие крупные американские корпорации уже смягчили свои прежние требования относительно официальной формы одежды.
В совокупности эти простые мероприятия могут уменьшить потребность в охлаждении на 20–30 %. Нужно также учитывать, что нервная система человека реагирует на дискомфорт не сразу. Правительство канадской провинции Альберта использовало это обсто-тельство следующим образом: в больших зданиях система кондиционирования во второй половине дня не включалась. В этом не было нужды, поскольку к тому времени, когда помещение нагревалось, люди уже уходили домой. Продолжительность работы холодильного оборудования сокращалась в 4—6 раз, что экономило много энергии и денег, но на дискомфорт никто не жаловался.
