Особую актуальность тема энергосбережения приобрела в строительстве с 70-х годов прошлого века после мирового энергетического кризиса 1974 года. Проблема была вынесена на рассмотрение на Международную энергетическую конференции (МИРЭК) ООН, где была высказана мысль о том, что современные здания обладают огромными резервами повышения их тепловой эффективности.
Проект первого энергоэффективного здания был реализован в 1972 году в Манчестере (штат Нью-Хэмпшир, США) архитекторами Николасом Исааком и Эндрю Исааком. Второе здание было построено в г. Отаниеми, Финляндия. Уже 30 лет назад в обоих зданиях было предусмотрено использование тепла солнечной радиации и возможностей компьютерной техники для управления инженерным оборудованием. Первая тенденция продолжает успешно развиваться, например в Финляндии — в экспериментальном строительстве жилого района VIIKKI в. Хельсинки, Финляндия, — а вторая тенденция выросла в крупное направление в инженерии зданий, получившее название «Интеллектуальные здания». За прошедшие годы западным странам удалось не только стабилизировать, но и существенно снизить рост энергопотребления в строительстве.
Первыми на государственном уровне новые энергосберегающие строительные нормы и стандарты приняли скандинавские страны: в 1977 году — в Дании (Danish BR77 standard) и в 1980 году — в Швеции (SBN-80, Svensk Bygg Norm). В результате к 1988 году Швеция снизила ежегодное потребление тепла в жилых зданиях на 28 ТВтч из 50 ТВт·ч в 1978-м, а Дания уже к 1985 году потребляла на 28% меньше тепловой энергии на отопление жилья по сравнению с 1972 годом. Датские и шведские энергостандарты в строительстве самые жестких в мире.
Во второй половине 80-х годов получает распространение концепция так называемого пассивного дома (Passivhaus). Авторы — швед Бу Адамсона (Университет Лунда) и немецкий архитектор Вольфганга Фейста (Institut fr Wohnen und Umwelt). Согласно базовой идее, «пассивные дома» должны использовать для отопления преимущественно внутренние тепловые ресурсы, иметь минимальный энергообмен с окружающей средой за счет высококачественной теплоизоляции)и максимально утилизировать тепло всех выбросов. Первый экспериментальный дом типа Passivhaus был построен в немецком Дармштадте в 1991 году (четырех квартирный жилой дом, возведенный из силикатного кирпича с наружным утеплением слоем пенополистирола толщиной 40 см). В 1999 году в Германии таких домов было уже около 300 таких домов, к концу 2000-го их было более 1000, а по данным на начало 2007 года их число превысило 7000.
С середины 90-х годов акцент в исследованиях переносится на изучение проблемы эффективности использования энергии и приоритет отдается тем энергосберегающим решениям, которые одновременно способствуют повышению качества микроклимата. Логическим завершением этапов развития энергоэффективных зданий стала практика строительства Sustainable building. Такие здания сочетают три взаимосвязанных понятия: комфортный микроклимат помещений, максимальное использование энергии природы, оптимизированные энергетические элементы здания как единого целого.
Новый закон по энергетической эффективности зданий — Директива 2002/91/ЕС — был принят в декабре 2002 года и вступил в силу в январе 2003 года. Этот закон устанавливает общие принципы по энергоэффективности зданий для государств — членов ЕС.
Законом усиливается роль сертификата энергоэффективности зданий. Сертификат энергоэффективности здания должен включать контрольные величины, имеющиеся в существующих утвержденных стандартах в странах — членах ЕС и обеспечивающие возможность потребителю сравнить и оценить энергоэффективность здания. Сертификат должен быть дополнен рекомендациями по экономически выгодным решениям энергоэффективности.
Согласно используемой в странах ЕС методике, жилые дома с точки зрения энергосбережения разделяют на обычный дом (потребление энергоресурсов — 400 кВтч в год на 1 кв. м), дом с низким энергопотреблением (менее 70 кВтч), «пассивный» (не более 15 кВтч) и «активный дом».
Термин «пассивный дом» означает, что этот дом должен излучать как можно меньше тепла и обеспечивать комфортную температуру в помещениях в любое время года. Это достигается с помощью теплоизоляции, обеспечивающей «эффект термоса», закрытой системы отопления и рекуперативной вентиляции. В таких домах расходуется почти на 80% меньше энергии, чем, например, в новых зданиях, построенных по традиционным технологиям. «Пассивному дому» требуется на 90% меньше энергии для обогрева, но его стоимость выше на 10–25% обычного дома. Специалисты подсчитали, что с учетом цен на энергоресурсы в Европе экономический эффект, получаемый за счет снижения эксплуатационных расходов, в течение семи — десяти лет окупает увеличение размеров капитальных затрат. Тем не менее затраты на обустройство и строительство «пассивного дома» резко сократились: если на начальном этапе для «высокоэффективного энергооснащения» зданий в среднем требовалось дополнительно вложить порядка 50 тыс. евро, то сегодня они составляют от 6 тыс. до 15 тыс. евро (в зависимости от размеров дома: чем больше дом, тем меньше средние дополнительные расходы). Нерешенной на текущий момент проблемой остается их достаточно жесткая привязка к климатическим условиям Центральной Европы: как показывают техрасчеты, при строительстве таких домов в районах, расположенных выше 60° северной широты (например, в Северной Скандинавии), отмеченные выше дополнительные издержки очень существенно возрастают.
Что касается «активного дома», то он представляет собой следующий этап развития «пассивного дома», который в принципе может сам обеспечивать себя электроэнергией и горячей водой. Типичным оснащением активного дома в последнее время становится солнечный коллектор для нагрева воды, солнечная электростанция на его крыше и тепловой насос, преобразующий низко потенциальное тепло земли или бытовых стоков в горячую воду. То есть настоящий «активный дом» функционирует еще и в качестве электростанции.
Главным направлением энергосбережения в зданиях является повышение теплозащитных свойств ограждающих конструкций. Эффективность сохранения тепла здания зависит от нескольких переменных, таких как теплоизоляция, общая площадь окон, количество солнечного света, который проникает в здание, вентиляция.
Самым важным фактором в строительстве энергоэффективных зданий является его изоляция, ведь именно благодаря только качественной изоляции можно сэкономить до 70–75% от общего потребления энергии, что означает примерно 460 миллионов тонн углекислого газа (СО2) в год.
Здания из трехслойных сэндвич-панелей имеют огромный потенциал энергосбережения. Надежно изолированное здание из сэндвич-панелей с пенополиизациануратом использует только 20% энергии, необходимой для нагрева постройки из классических строительных материалов.
Минеральная вата обеспечивает экономию электроэнергии (отопление помещений), теплосбережение и экологичность. При этом минеральная вата сохраняют в 100 раз больше энергии, чем затрачивалось на ее производство.
Здания из металлических сэндвич-панелей являются разумным вложением средств. Такие постройки способны экономить значительные средства на отоплении. Изоляция из каменной ваты является простым и экономически эффективным способом экономии энергии и защиты окружающей среды.