Ученые PNNL из Объединенного исследовательского института глобальных изменений, партнерства с Мэрилендским университетом в Колледж-Парке, штат Мэриленд, создали уникальную модель, которая прогнозирует, сколько энергии можно сэкономить с изменениями в энергетических нормах и правилах строительства в Китае.Китай, в котором уже проживает почти пятая часть населения мира, не только растет, но и быстро развивается. И при этом потребляет больше энергии.
Снижение энергопотребления с помощью строительных норм является беспроигрышным для Китая и остального мира за счет сокращения использования ископаемого топлива и выбросов углекислого газа, одновременно способствуя экономическому росту и энергетической безопасности.Исследование было сосредоточено на реалистичных улучшениях кодексов, регулирующих такие аспекты строительства, как изоляция и освещение. Как выяснили исследователи, усовершенствования этих кодексов могут снизить потребление энергии в зданиях до 22 процентов к концу этого столетия по сравнению со сценарием без изменений.
«22-процентное сокращение — это большое изменение в траектории Китая», — сказал Мередидд Эванс, ученый PNNL, руководивший проектом. «Больше энергии можно было бы сэкономить с помощью дополнительных стандартов и политик, но это исследование показывает, что отдельный набор кодексов может иметь большое влияние».Результаты исследования опубликованы в Energy Policy.
До фундамента здания начинаются с кодовПо словам Эванса, с тех пор, как в 1980-х годах Китай ввел в действие свои первые строительные нормы энергоснабжения, страна выразила приверженность сокращению энергопотребления и выбросов углекислого газа с помощью усовершенствованных кодексов. На самом деле, коды Китая не сильно отличаются от кодов США, хотя, по ее словам, остаются значительные пробелы.Среди сильных сторон Китая — высокий уровень соблюдения требований, который был достигнут благодаря частным сторонним инспекторам, которые регулярно контролируют строительство, а также правительственному надзору.
А в декабре 2012 года Китай начал устранять пробелы в кодексах для сельских зданий, введя добровольный кодекс. Около половины населения Китая проживает в сельских зданиях, которые часто не имеют надлежащей теплоизоляции, герметичности и энергоэффективных методов приготовления пищи. Добровольные кодексы — это первый шаг к тому, чтобы сельский Китай достиг таких же обязательных стандартов, что и остальная часть страны.
Учитывая, что Китай продолжает расти и развиваться, политики и исследователи сталкиваются с проблемой определения правил, которые следует улучшить.«Китай не найдет единой золотой политики, которая решила бы его проблемы с энергией и загрязнением окружающей среды», — сказал Ша Ю, ведущий ученый и главный автор исследования. «Им нужна всеобъемлющая и осуществимая политика».
В этом исследовании основное внимание уделяется ряду строительных норм и правил, большинство из которых касается ограждающих конструкций. В качестве барьера между внутренними и внешними элементами оболочка включает стены, крышу, окна и другие элементы, поддерживающие структуру здания и контроль микроклимата. Нормы этого исследования касались изоляции, отопления, вентиляции, приготовления пищи и освещения.Частично обновление этих кодексов увеличит потребность в эффективных и высококачественных строительных материалах.
Этот переход даст возможность как Китаю, так и США расширить бизнес в сфере энергоэффективности.По словам Юя, усовершенствование энергетических кодексов Китая — вполне достижимая цель, но оценить влияние этих изменений легче сказать, чем сделать. Вот тут-то и пригодится модель.Моделирование зданий миллионами
При расчете воздействия строительных норм на протяжении девяти десятилетий и более чем на один миллиард человек простая модель не годится.Исследователи в этом исследовании использовали разработанную PNNL модель оценки глобальных изменений для проведения своего анализа.
Модель, также известная как GCAM, учитывает исчерпывающий список человеческих и экологических переменных.Например, модели учитывают рост населения, пик которого ожидается в Китае в 2035 году.
Уровень урбанизации, или процент людей, живущих в городских зданиях, будет продолжать расти до конца века. Это важно, потому что городские здания, заполненные электронными приборами, потребляют больше энергии, сказал Эванс.
Характеристики здания меняются в зависимости от климата, поэтому модель делит Китай на четыре климатических региона. Модель учитывает даже прогнозы изменения климата.Другие переменные, рассматриваемые в модели, включают изменения в технологии строительства, энергоснабжении и климатической политике.
Модель использует эти переменные для проверки кодов в трех типах зданий: городских жилых, сельских и коммерческих. Кроме того, он оценивает нормы, применимые только к новому строительству, и нормы, требующие модернизации существующих зданий.
В целом, ни одно другое исследование не включало эту важную динамику комплексным образом, что делает результаты ценным источником информации для политиков.Результаты: коды играют важную роль в энергоэффективности.
При надлежащем правоприменении и образовании более совершенные строительные нормы и правила приведут к более эффективным зданиям. В этом исследовании три сценария с улучшенными кодами привели к снижению чистого спроса на энергию в зданиях по сравнению со сценарием, в котором строительные нормы и правила остались на уровне 2010 года.
Другими словами, к концу века на энергоснабжение зданий будет потрачено больше энергии, но усовершенствование кодов замедлит эту тенденцию.Китай может многое выиграть от улучшения кодексов для новых городских, жилых и коммерческих зданий — сокращение спроса на энергию в зданиях к концу века на 13 процентов. По словам Эванса, Китай сможет достичь этой цели, если продолжит свои текущие темпы улучшений.
Китай может сократить еще на 9 процентов, добавив сельские здания к обязательным нормам строительства новых зданий и требованиям к модернизации всех зданий. В целом к концу столетия потребление энергии зданиями снизится на 22%.Развитые страны используют больше энергии для строительства зданий, чем развивающиеся, и Китай не станет исключением.
Но это исследование показывает, что изменения в строительных нормах и правилах не должны быть радикальными, чтобы что-то изменить. По словам Эванса, дополнительные изменения, такие как стандарты на бытовую технику, могут способствовать экономии энергии.Финансирование этого исследования было предоставлено Управлением по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии Министерства энергетики США и Программой глобальной технологической стратегии. Исследования, проводимые сотрудниками PNNL в Объединенном исследовательском институте глобальных изменений, направлены на развитие диалога между дисциплинами и национальными границами для решения проблем глобальных изменений.
Результаты были представлены правительству Китая, Китайской академии строительных исследований, Министерству энергетики, промышленным предприятиям и на американо-китайском форуме по энергоэффективности.