Опыт управления солнечной энергией в северных широтах Ruukki Construction и финского Университета прикладных наук Хяме

«Зеленое строительство», энергоэффективность, поиск альтернативных источников энергии и технологий – общемировые тренды последних лет. 2017 год заканчивается под эгидой года экологии в России, а это значит, что и в странах СНГ появился спрос на экспериментальные технологии в разных отраслях рынка, в том числе и в строительстве. Во многом это объясняется экономической эффективностью инвестиций в данное направление, особенно, в долгосрочной перспективе.

Компания Ruukki Construction, крупнейший производитель решений из металла и металлоконструкций для строительства, не просто следит за мировыми тенденциями, но и сама является первопроходцем в области разработки принципиально новых подходов в строительстве с использованием новейших технологий и инновационных материалов. Одним из знаковых проектов стало строительство первого в Финляндии торгового центра с почти нулевым энергопотреблением в городе Хямеэнлинна.

Проект был реализован в партнерстве с известным финским Университетом прикладных наук Хяме (ХАМК) весной 2015 года. Здание располагается на территории университета и работает не только как торговый центр, но и служит учебной площадкой для студентов, используется для проведения научных исследований. Место выбрано неслучайно: в районе города Хямеэнлинна зимой солнце светит не более 7 часов в сутки, а в летний период количество солнечных дней (май-сентябрь) редко превышает 50.

Кроме того, сложность проекта заключалась в том, что в Финляндии законодательно прописаны нормы потребления энергии зданиями, предназначающихся для разных нужд. Довольно строго ограничены в этом плане здания коммерческого назначения и на этом фоне тем более заметно достижение совместной работы Ruukki Construction и ХАМК, которые смогли воплотить в реальности проект здания с почти нулевым энергопотреблением. Здание не просто успешно работает и выполняет свои функции уже 2 года, но и потребляет на 30% меньше энергии, чем это предусмотрено европейским законодательством. Потенциально данный объект способен обеспечивать электричеством не только себя, но и близлежащие здания.

Новый подход в управлении проектом

В «здании будущего» компания Ruukki Construction не только использовала свои инновационные разработки в области строительных материалов, но и применила новый подход к управлению проектом в целом.

Перед компанией стояла задача увеличить стоимость объекта за счет оптимизации затрат на его содержание и получение более высокого дохода в течение всего жизненного цикла здания. Стремление выполнить эту задачу привело к оптимизации использованных в проекте строительных решений. При этом компания должна была использовать по возможности самые «зеленые» и энергоэффективные технологии, так как показатели по данным критериям стали иметь решающее значение для инвесторов и это особенно относилось к строительству жилых домов и офисных зданий.

В проекте Ruukki применила подход кардинально противоположный тому, который является сегодня общепринятым в управлении проектами в современном строительстве. Компания отошла от модели управления, при которой проектирование и реализация разделены на множество маленьких задач, распределенных между большим числом компаний. Как отметил представитель Ruukki Construction: «Главный недостаток такого подхода – подрядчики заинтересованы в выполнении исключительно своих задач, а то, как будет функционировать здание в целом, и как результаты их работы будут влиять на другие параметры объекта, их не волнует. В результате границы ответственности подрядчиков размываются, и при обнаружении неполадок сложно привлечь к ответственности исполнителей. Мы в Ruukki пришли к выводу, что более эффективен комплексный подход, при котором подрядчики активно взаимодействуют между собой посредством партнерских соглашений, при этом все несут ответственность не только за свою часть работы, но и за дальнейшее функционирование здания».

Фундамент, крыша и каркас – одно целое

Здание может принимать солнечную энергию, преобразовывать и накапливать ее в течение долгого времени – несколько месяцев. Все это делается за счет работы уникальной системы – связки 24 приемников солнечной энергии Ruukki Classic®, чаще называемых солнечными батареями, установленных на крыше и специальных свай Ruukki Construction элементами геотермального отопления, встроенных в фундамент.

Солнечные батареи накапливают термальную энергию солнца в течение всего летнего периода, трансформируют ее с помощью специальных свай. Энергия хранится в почве, которая работает как сезонный резервуар для хранения термальной энергии, то есть работает как своеобразная батарейка. Геотермальное отопление для проекта выбрано не случайно, а с учетом типа почвы, на которой стоит здание. Под постройкой находится слой глинистой почвы, который уходит на глубину 11 м.

Глина имеет большую накопительную способность, чем, например, гравий. Зимой сваи трансформируют энергию из почвы и используют ее для отопления здания. Энергия хранится в почве и используется для отопления здания с помощью отопительной помпы. Это устройство отдельно устанавливается в каменную почву и работает для охлаждения. Тепло, накопленное в течение летнего периода в почве, усиливает энергию, сгенерированную отопительными помпами. Площадь фундамента здания – 1500 кв. м и в его фундаменте установлено 64 энергогенерирующие сваи Ruukki.

Каркас стен здания и крыши также имеет большое значение для его показателей энергоэффективности. Внешние стены здания были обустроены системой энергетических панелей Ruukki c герметическими швами между панелями, цоколем и крышей.

Энергетические панели – это сэндвич-панели с изолированным слоем между двумя внешними слоями – стальными листами. В здании было использовано 5 цветов, общий объем панелей: 1 520 кв. м. Впервые здесь также было использовано модульное моделирование различных цветов и инкорпорировано между панелями, благодаря чему было достигнуто богатое разнообразие форм на фасаде. Толщина изоляционного слоя в стеновых и угловых панелях составляет 23 см.

Энергетические панели сокращают расходы на отопление и расходы на содержание здания за весь период его жизненного цикла. Сокращает и выбросы углекислого газа. Повышение класса энергопотребления также увеличивает инвестиционную стоимость недвижимости.

Фасад, который производит электричество

Солнечная энергия также используется внешним фасадом здания. Панели Ruukki, которые принимают и преобразовывают солнечный свет в электроэнергию, были установлены в здании на общей площади 61 кв. м.

Настенные солнечные панели Ruukki, которые генерируют электричество из солнечного света, установлены на южном фасаде. Общее количество этих фотоэлектрических панелей – 40. На случай поломок или недостаточного запаса энергии здание подключено к обычной электросети города.

Фасад здания был построен из энергетических панелей Ruukki в 5 цветах. Дополнительно к элементам, которые производят солнечную энергию в электричество, впечатляющий внешний вид был достигнут благодаря использованию фасадов Ruukki Ruukki Expression™ и Ruukki Forma™.

На западном фронтоне крыши также были установлены Ruukki Expression™ на площади 240 кв. м. Этот продукт позволяет создавать любой графический имидж или модель. В данном проекте дизайнеры использовали изображение голубого неба и облаков, что символизирует современные возможности архитектурных и строительных технологий, не нарушающих, а взаимодействующих с окружающей средой.

Вдоль южного фасада на фасадных панелях установлены пластины стали Cor-ten. Ruukki Forma позволила применить установку фасадных панелей на сэндвич-панели, что придало зданию более многогранный вид. В этом здании специально сделанные панели Cor-ten – защита от дождя – были установлены на площади более 90 кв. м.

Энергоэффективные окна

Размер и расположение окон здания были оптимизированы и сделаны также более энергоэффективными. Традиционные большие окна выходят на южную и западные стороны. Потребность в искусственном освещении снижена за счет оптимизации их расположения и площади поверхности.

Обычные большие окна пропускают много света, но в то же время и выводят тепло из помещения. В этом здании, стеклянные окна, выходящие на юг, были заменены на окна меньшей площади из поликарбоната. Они предназначены для поступления дневного света, хорошо сохраняют тепло, при этом солнечные лучи в летний период не перегревают помещение и в нем нет ярких бликов – тогда отпадает необходимость использовать жалюзи или плотные шторы.

Первоначально проектировщики Ruukki хотели улучшить рабочие условия в здании за счет равномерного распределения освещения через маленькие кельеобразные окна, но, основываясь на первых опытах, было отмечено, что потребность в искусственном освещении заметно снижается в период длинного светового дня. Было проведено исследование источников искусственного освещения на площадях помещений, где были установлены большие окна, результаты получились ошеломляющие: можно сохранить более 50% расходов электроэнергии, тратящейся на освещение, если установить датчики дневного света и использовать искусственное освещение только тогда, когда не хватает естественного. Первоначально команда ставила пред собой цель – добиться уровня освещенности в помещении в 300 лк, но результат превысил ожидания – получили все 500 лк.

Проект строительства первого в Финляндии здания почти нулевого энергопотребления показал насколько успешным может быть применение энергоэффективных технологий в строительстве. Несмотря на все природные барьеры: короткий световой день и недостаток солнечных лучей большую часть года, компании Ruukki Constructions в партнерстве с Университетом прикладных наук удалось не только выполнить поставленные задачи, но и превысить изначально планируемые показатели. Отапливающийся и освещающийся за счет солнечной энергии торговый центр – оптимистический знак для тех, кто заинтересован в сохранении окружающей среды и для инвесторов. Проецируя данный проект на наши реалии, однозначно можно сказать: у нас есть огромный потенциал для применения в строительстве энергоэффективных решений нового поколения. Они помогут всем нам не только более разумно распределять и относиться к природным ресурсам, но и станут ключевым элементом в построении нового бизнеса, где каждый инвестированный рубль вернется вдвойне.