Фото: canva
Человечество не первое десятилетие размышляет о проблеме альтернативных источников энергии. С ростом населения и урбанизацией эта проблема становится все более актуальной: примерно 40% энергии идет на отапливание зданий и помещений разного предназначения. И только десятая часть от этого процента идет из возобновляемых источников.
Далеко не все обитаемые уголки планеты изобилуют природными запасами горячей воды, как Исландия или Камчатка, и далеко не все страны могут похвастаться достаточным количеством теплых и ясных дней для постоянного использования солнечных батарей. Но есть и другой, еще более очевидный источник тепла — это… организм человека. Каждый раз, когда мы дышим, движемся или даже находимся в покое, мы выделяем тепло. И везде, где есть массовые скопления людей, эту энергию вполне можно собрать и направить на отопление.
История вопроса
70-е годы прошлого века ознаменовались мировым энергетическим кризисом, вызванным военными действиями на Ближнем Востоке: тогда арабские страны установили эмбарго на экспорт нефти в страны Запада, в частности в США и Нидерланды. Это привело к резкому росту цен на нефть, после чего в странах Первого мира встал вопрос об использовании альтернативных источников энергии.
«Впереди планеты всей» оказалась Швеция. В отличие от многих других европейских стран, где в основном используются децентрализованные системы обогрева жилых помещений, шведы стали развивать централизованное отопление еще в конце 1940-х годов. Массовое строительство теплосетей в этой скандинавской стране началось в 1960-е годы, а к концу следующего десятилетия в связи с энергетическим кризисом процент использования нефти и продуктов ее переработки стал стремительно снижаться. Впоследствии в качестве альтернативных источников отопления шведы начали применять природный газ, тепло от сжигания бытовых отходов, работы промышленных предприятий, геотермальную энергию.
По словам Уллы Янсон, старшего преподавателя строительного факультета Лундского университета, централизованные системы отопления оказались эффективнее децентрализованных в плане обогрева помещений. И уже к концу 2010-х годов большая часть тепла, идущего в жилые дома Швеции, производилась за счет тепловых насосов и вторичного использования отходов промышленного производства. В то же время, «человеческий фактор» долгое время оказывался недооценен.
Успешный опыт
Главный источник столпотворения в любом крупном городе — это общественный транспорт, в особенности метро и железные дороги. В тоннелях, на вокзалах и на станциях метрополитена температура воздуха всегда выше, чем на улице: источниками тепла становятся и поезда, и их пассажиры. И это тепло годится для обогрева домов, расположенных в пешей доступности. В IV квартале Парижа, на улице Бобур, недалеко от Центра Помпиду, так частично отапливается семиэтажный дом: его первый этаж занимают офисные помещения, на оставшихся шести расположено 20 жилых квартир. Подвал здания соединен с тоннелем метро специальным коридором с теплообменником, через который проходит теплый воздух для производства горячей воды, отапливающей помещения. Система работает с 2015 года и обеспечивает до 35% тепла для обогрева здания.
Аналогичный опыт был успешно применен и в Стокгольме. В районе Норрмальм, неподалеку от Центрального вокзала, находится 17-этажный бизнес-центр Kungsbrohuset, построенный в 2008 году. Здание бизнес-центра соединено трубами со зданием вокзала: отработанное тепло от пассажиропотока улавливается теплообменниками в системе вентиляции и используется для обогрева офисных помещений. До пандемии COVID-19 пассажиропоток вокзала составлял порядка 250 тысяч человек ежедневно, что давало порядка 10% необходимой тепловой энергии.
Торговый центр Mall of America в американском штате Миннесота, построенный в 1991 году, вообще не подключен к системе центрального отопления несмотря на то, что зимой температура воздуха в Миннесоте периодически опускается ниже -15°C. До введения карантинных мер торговый центр посещало более 100 тысяч человек в день, также в качестве дополнительного источника тепла выступали многочисленные светильники и другие электроприборы. Еще от 8 до 12 тысяч человек составляет штат сотрудников, многие из которых начинают работать с 6 до 8 часов утра: соответственно, во время максимального наплыва покупателей температура воздуха в помещении уже поднимается до комфортного уровня.
Система «пассивного обогрева» работает и в больнице Klinikum Frankfurt Hoechst в немецком Франкфурте. Температура воздуха в палатах, рассчитанных на 1000 коек, поддерживается на уровне +22°C, окна с тройным остеклением предотвращают утечки тепла, а усовершенствованная система вентиляции спасает от духоты и неприятных запахов.
Казалось бы, звучит заманчиво. Современно, экологично, а, главное — бесплатно. Но не все так просто, как выглядит на первый взгляд.
Ложка дегтя
Мегаполисы всего мира растут год от года — как за счет естественного прироста населения, так и за счет миграции. Добавим сюда людей, приезжающих на работу из соседних населенных пунктов, туристов, сезонных работников. Растет и рынок жилой недвижимости, но происходит это неравномерно.
Значительная часть доступного жилья в городах-миллионниках строится на окраинах и в пригородах, иногда далеко от линий метрополитена. Значительная часть жителей «спальных» районов и городов-спутников пересаживается на личный транспорт и сторонится столпотворений, что снижает выброс тепловой энергии в общественных местах, в то время как развитие линий метрополитена и железнодорожного транспорта не поспевает за развитием городов.
Еще одной проблемой для такой системы отопления стала и пандемия коронавируса, исход которой пока трудно однозначно предсказать. Ни один карантин не может длиться бесконечно, но переход офисов на удаленный режим работы, ограничения массовых мероприятий, рост онлайн-торговли и соблюдение социальной дистанции могут стать устойчивым трендом в обществе. Многотысячные торговые и бизнес-центры со временем могут потерять свою популярность.
Кроме того, вне зависимости от местоположения, человеческое тело не может быть единственным ресурсом для обогрева. Как утверждает Леон Гликсман, профессор машиностроения из Технологического института Массачусетса, оптимальным решением будет одновременное использование ресурсов человеческого тела и электротехники, массово используемой в жилых и нежилых помещениях, в качестве источника тепла. Но для этого нужно развитие новых, «экологичных» стандартов строительства, которые, в свою очередь, должны стать предметом обсуждения между чиновниками, архитекторами и инженерами.
Полностью и быстро отказаться от использования угля, нефти и газа не получится сразу. Но уже сейчас в строительстве при расчете энергетических мощностей учитывается «человеческий фактор». По мнению специалистов, эта тенденция сохранится в будущем. Так что есть шанс, что в не столь отдаленном будущем мы осознаем себя частью экосистемы наших домов и офисов — и будем греться своим же теплом.
