GreenTech Materials

Глава 1. Анализ текущей ситуации в мире. Зеленое строительство.

Количественные показатели мирового рынка GreenTech

На долю строительного сектора приходится более двух третей общих выбросов парниковых газов во всем мире. Таким образом, существует большой потенциал для сокращения выбросов парниковых газов за счет повышения энергоэффективности зданий и сообществ.

Согласно данным платформы GlobalData за 2021 год, в пятерку стран-лидеров по зеленому строительству вошли Китай, США, Индия, Мексика и Индонезия. Ведущим игроком стал Китай, где рыночная стоимость экологичных зданий составила $178млрд, что на 10,4% больше, чем в 2020 году. Второе место заняли США, c совокупной рыночной стоимостью таких объектов - $83 млрд (+10,8%). Третье место – Индия ($21 млрд)[13].

Что касается отраслевой принадлежности зеленых зданий, то большую часть рынка, по данным BREEAM, составляют проекты коммерческого сектора: 23% от совокупного портфеля проектов составляют офисные здания, 12% - промышленные здания и комплексы и 14% - торговые предприятия. 8,9% зеленых проектов сконцентрированы в секторе образования, а на жилой сектор приходится 7% совокупного портфеля.

Рисунок 1 – Топ-5 рынков зеленого строительства в 2021 году, млрд $

Источник: данные платформы GlobalData


По данным опроса, проведенного Dodge Construction Network, США, Канада и Бразилия являются лидерами по модернизации существующих объектов, в то время как Китай нацелен на развитие жилого сектора, а Индия и Саудовская Аравия планируют реализовывать проекты в области коммерческого и некоммерческого строительства [14].

Более половины всех проектов, проходящих сертификацию, инициируется частным сектором. На долю государственных проектов, сертифицированных в соответствии с требованиями LEED, приходится менее 20%.

Среди проектов, сертифицированных по системе LEED, 41% составляет проекты в жилом секторе. Доля офисных зданий в портфеле LEED находится на уровне 24%, а доля зданий в промышленном секторе составляет менее 5%.

Рисунок 2 - Распределение различных типов зданий по системе сертификации BREEAM и LEED на 2022 год

Источник: данные платформы BREEAM, Green Building Council


В географическом разрезе сертификацию по системе LEED преимущественно применяют в проектах, реализуемых на территории стран Америки, Китая, Индии, Японии, Германии, Турции, а также некоторых регионов Африки. Только в США и Канаде оценку прошли 112 223 проекта или 78% от портфеля LEED. Сертификация по системе BREEAM чаще проводится в странах Европейского союза, Великобритании, России и Казахстана. 49% совокупного портфеля (более 14 тыс. проектов) приходится на устойчивые проекты Великобритании. На втором месте по количеству проектов находится Франция, которая провела оценку 3370 проектов или 11% от совокупного портфеля BREEAM. Нидерланды заняли третье место с долей 8%. Доля России составляет около 1%.

Рисунок 3 - Распределение по типам по виду сертифицированных зданий

Источник: данные платформы Green Building Council

В географическом разрезе сертификацию по системе LEED преимущественно применяют в проектах, реализуемых на территории стран Америки, Китая, Индии, Японии, Германии, Турции, а также некоторых регионов Африки. Только в США и Канаде оценку прошли 112 223 проекта или 78% от портфеля LEED. Сертификация по системе BREEAM чаще проводится в странах Европейского союза, Великобритании, России и Казахстана. 49% совокупного портфеля (более 14 тыс. проектов) приходится на устойчивые проекты Великобритании. На втором месте по количеству проектов находится Франция, которая провела оценку 3370 проектов или 11% от совокупного портфеля BREEAM. Нидерланды заняли третье место с долей 8%. Доля России составляет лишь около 0,7%.

США выступают лидером по количеству проектов, сертифицированных в соответствии с требованиями LEED (75% от совокупного портфеля проектов). На втором месте находится Китай, где сертифицировано 6758 зданий, из которых успешно прошли оценку 3827 проектов с общей площадью более 90 млн м2. В Канаде сертификацию прошло 3132 проекта, а в Индии – 2161 проектов. В Казахстане на сегодняшний день сертифицированы 23 объекта по LEED, 8 объектов по BREEAM, 53 объектов по системе OMIR.

Глобальные тренды по направлению зеленого строительства

Экологическое строительство и устойчивое строительство являются важной тенденцией в строительной отрасли. В то же время «зеленое» строительство приводит к развитию строительных технологий и приобретению материалов, которые также развиваются таким образом, что сокращаются отходы, потребление энергии и различные виды неэффективности на строительных площадках.

Существуют много способов добиться экологически устойчивого строительства, некоторые из наиболее популярных прогнозируемых тенденций (трендов) зеленого строительства на 2023 год:

Важной инициативой мирового движения «зеленое строительство» является программа Net Zero Building (NZB) – всемирный переход к строительству зданий с околонулевыми выбросами уже к 2050 году[15]. Здание с нулевым уровнем выбросов — это здание, которое производит столько энергии, сколько потребляет в течение года. Это может быть достигнуто с помощью различных средств, возобновляемых источников энергии. Также здания NZEB (Near Zero Energy Building) с очень малой требуемой энергией, обеспечиваемой в том числе из возобновляемых источников энергии.

Информационное моделирование зданий (BIM).

Планирование и проектирование зданий — это процесс, который требует участия множества заинтересованных сторон, включая инженеров, архитекторов, строителей и клиентов, среди прочих. При использовании традиционного метода сложно визуализировать изменения в реальном времени, поскольку каждый работает со своими уникальными файлами. Это приводит к созданию нескольких версий одного и того же плана и вызывает путаницу. Усовершенствованные инструменты BIM решают эту проблему, предоставляя центральную базу данных и позволяя каждому работать над единой общей моделью. В то время как 5D BIM позволяет накладывать затраты и время, 6D BIM также учитывает планирование энергопотребления. Эти решения выявляют конфликты на начальных этапах и повышают общую эффективность рабочего процесса. В сочетании с AR и VR информационное моделирование зданий обеспечивает быстрое тестирование в смоделированных средах.

Строительная робототехника

Строительство остается одной из самых трудоемких отраслей. Он включает в себя множество повторяющихся и трудоемких задач, которые можно выполнить быстрее с помощью робототехники и автоматизации. Строительные роботы также сокращают количество ошибок и потерь, вызванных человеком, из-за усталости.

Решения в области робототехники также автоматизируют тяжелую технику и парк техники для земляных работ, транспортировки, подъема грузов, бетонных работ и сноса. Это повышает безопасность строителей и значительно сокращает время работы. Автоматизация строительства с использованием роботов повышает общую производительность проекта, снижает потребность в рабочей силе и обеспечивает безопасность при выполнении опасных или опасных задач.

Современные строительные материалы

Поскольку строительная отрасль переходит на модульные и экологически чистые подходы, передовые строительные материалы дополняют новые способы строительства. Многие инновационные и экологичные материалы заменяют старые, такие как бетон и базальт, напечатанные на 3D-принтере. Материалы, изготовленные из живых организмов, становятся все более популярными благодаря самовосстанавливающемуся бетону, в котором используются бактерии. Более того, устойчивые материалы, такие как композиты мицелия, биопластики и биопена, также являются частью этой тенденции в строительной отрасли.

Следующая категория инновационных материалов включает аэрогель, графен, паутину, углеродные композиты, гидрокерамику и наноматериалы. Эти материалы легче и обладают более высокой водоудерживающей способностью. Усовершенствованные деревянные и алюминиевые материалы, такие как бамбук, перекрестно-ламинированная древесина, прозрачная древесина и алюминиевая пена, обладают более высокой прочностью и биоразлагаемостью. Стартапы исследуют новые экологичные материалы, которые долговечны, не требуют особого ухода и энергоэффективны.

Выездное (модульное) строительство

Выездное строительство, одна из новых тенденций строительной отрасли, позволяет проектировать, производить и изготавливать строительные элементы на заводе. В традиционном строительстве погодные условия увеличивают затраты, внося плату за непредвиденные расходы и требуя дополнительных рабочих часов. При строительстве на месте также образуется много материальных отходов. С другой стороны, строительство за пределами площадки меняет жизненный цикл строительства с точки зрения устойчивости, безопасности работников и качества. Он включает в себя ряд инновационных материалов, технологии 3D-печати и новые методы сборки.

Первый этап выездного строительства предполагает объемное строительство, включающее модульное строительство. Этот метод позволяет создавать тяжелые трехмерные конструкции, такие как комнаты и дома. Второй аспект включает в себя панельную конструкцию, в рамках которой завод разрабатывает плоские панели для использования в стенах, полах или кровельных стеклах. В современных коммерческих зданиях этот метод используется для установки перегородок и опорных элементов. Следовательно, стартапы предлагают модульные строительные решения для замены традиционных методов строительства.

Энергогенерирующие окна

Солнечные панели, производящие энергию, существуют уже некоторое время, но одним из их недостатков является то, что они занимают много места, будь то на крышах или на земле, а места становится все меньше, особенно в мегаполисах. Пытаясь решить эту проблему, исследователи создали солнечное стекло, которое может сочетать в себе практичность и эстетику, превращая существующие окна, атриумы или световые люки в генераторы электроэнергии на месте.

Тонкопленочные модули, такие как теллурид кадмия или аморфный кремний, включенные в конструкцию здания, позволяют окнам производить электричество в различных условиях. Солнечное стекло доступно в различных вариантах непрозрачности, при этом более непрозрачные сорта обеспечивают лучшую эффективность выработки электроэнергии, а также управление затенением и бликами.

Солнечное стекло обладает звукоизоляционными свойствами благодаря своей многослойной конструкции, которую можно изменять, варьируя толщину остекления. Термоконтроль также может быть достигнут за счет использования тепла, которое солнечное стекло излучает под воздействием солнца.

Ubiquitous Energy, технологический стартап, расположенный в Кремниевой долине, находится в авангарде создания новых солнечных технологий. В основе идей компании лежит идея плавного внедрения солнечных технологий в обычные поверхности и товары. В своей штаб-квартире в Калифорнии компания только что установила первый полностью прозрачный фасад с солнечными окнами, продемонстрировав свою способность обеспечивать чистую возобновляемую энергию, сохраняя при этом эстетические качества, высокую прозрачность и нейтральность цвета.

Полупрозрачное солнечное покрытие сохраняет прозрачность, поглощая и преобразуя неосязаемый ультрафиолетовый и инфракрасный свет в электричество.

Энергоэффективные здания

Устойчивое развитие является основным направлением многих новых тенденций в строительной отрасли. В настоящее время поиск экологически чистых материалов или процессов для строительных проектов требует много времени и средств. Экологическое строительство — это популярная концепция, в которой принимаются экологически безопасные меры, начиная с предварительного планирования строительства и заканчивая закрытием и выводом проекта из эксплуатации [16]. Зеленые здания оптимизируют использование энергии и ресурсов, сокращают количество отходов во время строительства и позволяют зданиям достичь нулевых выбросов углекислого газа.

Для проектирования и строительства зеленых зданий требуется комплексный подход. Ключом к достижению энергоэффективности и нулевого чистого энергопотребления является снижение энергопотребления за счет энергоэффективного проектирования, учитывающий архитектурно-планировочные решения, компоновку здания, особенностей природно-климатических воздействий, режима работы систем отопления и кондиционирования, уровня автоматизации систем поддержания микроклимата. Для достижения повышенной энергоэффективности требуется существенное увеличение уровня теплозащиты проектируемых зданий. Технология использования пассивной солнечной системы может снизить потребности в отоплении и охлаждении, а потоки естественной вентиляции могут помочь снизить потребность в кондиционировании воздуха. Также можно рассмотреть «зеленые материалы», которые меньше воздействуют на окружающую среду и являются более энергоэффективными.
Таблица 1 - Известные в мире подходы и методы проектирования и строительства зеленых зданий
Основные производители

Ожидается, что среднегодовой темп роста рынка экологически чистых строительных материалов составит около 10,5% в течение прогнозируемого периода 2018–2025 годов.

Рынок экологически чистых строительных материалов сегментирован по типу продукта, применению и географическому положению. В зависимости от типа продукта рынок подразделяется на продукцию для наружного применения, продукцию для интерьера, строительные системы, продукцию для солнечной энергии и другие.

Одними из крупнейших игроков на этом рынке являются CEMEX, Kingspan Group Plc., BASF SE, Saint Gobain, Owens Corning, Lafarge, Binderholz Gmbh, EI Dupont De Nemours & Co., Rockwool International, Sika Group.

В зеленом строительстве очень важную роль играет и инженерное оборудование для системы отопления, холодного и горячего водоснабжения. В странах Западной Европы уже давно стимулируется переход на менее энергоемкое отопительное оборудование, имеющее высокий коэффициент полезного действия (как правило, более – 90,0 %) и низки уровень выбросов вредных веществ. К тому же современное котельное оборудование дает значительную экономию электроэнергии, иногда в – 5/6 раз по сравнению с физически и морально устаревшими образцами[17]. Например, водяные насосы нового поколения характеризуются высоким качеством сборки и производительностью, экономичным потреблением электроэнергии и долговечностью.

Сегодня на рынке отопительной техники представлено множество моделей зарубежных производителей. Среди них следует выделить Viessmann, Buderus, Junkers, Danfoss, Vaillant, Herz, Wolf, Beretta, Wilo, Grundfos и др.

Мировой опыт регулирования и внедрения зеленого строительства

Опыт США. Безусловным лидером в области зеленого строительства на сегодняшний день является США. Правительство США показывает пример ответственного подхода к сокращению загрязнения окружающей среды и в 2009 году приняло на себя обязательства по снижению эмиссий парниковых газов, связанных с эксплуатацией муниципальной недвижимости до нуля к 2030 году. Правительство страны прилагает усилия для активного продвижения зеленого строительства на всех уровнях – федеральном, региональном и локальном. Так до 12 федеральных агентств, 34 штата и более 200 представителей местных властей активно способствуют применению или выдвигают в качестве обязательных требования экологических стандартов строительства. Политики штатов направлены, в основном, на ужесточение минимальных стандартов и норм строительства в области энергоэффективности, также поощряют выдающиеся достижения в направлении экологического строительства налоговыми кредитами, снижением налога на имущество, гарантиями по кредитам и прочими методами оптимизации налогообложения.

Акт об энергетической независимости и безопасности 2007 года установил цели по сокращению эмиссий на 15% до 2020 года и 80% до 2050 (базовым уровнем принят уровень 2009 года). Частью инициативы стало обязательство по сокращению до нуля всех выбросов парниковых газов, связанных с эксплуатацией коммерческой недвижимости к 2030 году. Американский Акт по восстановлению экономики и реинвестированию 2009 года предполагает бюджет в размере 80 миллиардов долларов прямых инвестиций в энергоэффективность, включая инвестиции в размере 4,5 миллиардов в «озеленение» муниципальных зданий.

Все строительные нормы США находятся в ведении штатов или местных властей, и, следовательно, существенно различаются в разных регионах США в связи с различными потребностями и климатическими условиями этих регионов. Штаты, в которых строительными нормами занимаются местные власти, требуют, чтобы местные нормы были строже минимально допустимых норм штата.

Опыт Европейского союза. Международные соглашения, такие как Киотский протокол, являются основными движущими силами, которые определяют целевые показатели снижения эмиссий парниковых газов в Евросоюзе и Великобритании, а также формируют местное законодательство.

За последнее десятилетие в Европе возникли целые экорайоны, перерастающие в экогорода. Самым известным экопоселением Европы считается район Вобан (Vauban) во Фрайбурге (Германия). В Швеции строительство первого экорайона в городе Мальме началось в 2001 году — это первая часть 20-летнего плана по созданию «города будущего» с населением 300 тысяч жителей. В Финляндии в пригороде Хельсинки с 1999 г. создается район Эко-Виикки (Eco-Viikki) — новый университетский кампус и исследовательский центр биотехнологий Технологического университета, который используется как полигон для отработки экотехнологий[18].

Министерство жилищного строительства Великобритании объявило о запуске 10-летней программы по строительству «зеленых» зданий. Британское правительство планирует построить 10 новых экологических городов с 100 тысячами домов в каждом регионе. Это в дополнение к уже существующим Greenwich village и BedZed. Проект BedZED (Beddington Zero Energy Development) — один из самых известных экологических кварталов Европы. Квартал из 99 таунхаусов расположен в пригороде Хакбридж (Hackbridge) к югу от Лондона. В целом в BedZED достигнута существенная экономия ресурсов по отношению с обычными жилыми кварталами. В отоплении экономия составляет 88%, в потреблении воды — 50%, в потреблении электричества — 25%. В целом BedZED — это не просто пример энергоэффективной архитектуры. Это также сообщество людей с определенным жизненным стилем и приоритетом экологических ценностей.

Строительные нормы и стандарты Великобритании меняются как в сфере энергоэффективности, так и в области изменения климата. Положение № 1 Политики Планирования: Реализация принципов устойчивого развития 25 (PPS1) требует адаптации к изменению климата, включая Ключевой принцип (параграф 13), согласно которому «региональные и местные органы планирования должны обеспечить соответствие градостроительных планов глобальным принципам устойчивого развития, устраняя причины и возможные последствия климатических изменений посредством политики которая... учитывает последствия изменения климата в месте и проекте данной застройки». Управление заместителя премьер-министра страны выпустило руководство по планированию с учетом изменения климата, которое содержит рекомендации для Региональных и местных органов планирования по адаптации к климатическим изменениям [19].

Опыт России. В России энергоэффективность также стала одной из наиболее актуальных тем за последние годы. В 2021 году в России всего 253 сертифицированных зданий по международным «зеленым» стандартам. При этом большее количество объектов оценено именно по схеме BREEAM (более 74% «зеленых» зданий). Как правило, на российском рынке по «зеленым» стандартам строятся офисы — почти половина объектов (46%). Далее идут торговая (24%) и складская недвижимость (15%).

В последние годы в России приняты несколько нормативно-технических документов по зеленому строительству: системы добровольной сертификации «Зеленый офис», «Зеленые стандарты», «Футбольные стадионы. Рейтинговая оценка устойчивости среды обитания», «Рейтинговая оценка устойчивости среды обитания», «Оценка эко устойчивости среды обитания «САР-СПЗС», с, а также национальные стандарты «ГОСТ Р 58875–2020 «Зеленые» стандарты. Озеленяемые и эксплуатируемые крыши зданий и сооружений. Технические и экологические требования, ГОСТ 28329–89 «Озеленение городов. Термины и определения», ПНСТ 646–2022. »Зеленые» стандарты. «Зеленая» продукция и «зеленые» технологии. Методика оценки снижения углеродного следа» [20].

В 2017 году России была принята программа поэтапного ужесточения требовании к энергетической эффективности зданий, строений и сооружений [21], например, для вновь создаваемых зданий (в том числе многоквартирных домов), строений, сооружений удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию уменьшается:

  • с 1 июля 2018 г. - на 20 процентов по отношению к удельной характеристике расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию малоэтажных жилых одноквартирных зданий или удельной характеристике расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию;
  • с 1 января 2023 г. - на 40 процентов по отношению к удельной характеристике расхода тепловой энергии или удельной характеристике расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию;
  • с 1 января 2028 г. - на 50 процентов по отношению к удельной характеристике расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию малоэтажных жилых одноквартирных зданий или удельной характеристике расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию.
GreenTech. Зеленое строительство и ЖКХ