Каким бы неожиданным ни выглядел этот вывод, мы можем провести еще более удивительное сравнение. Срок службы портативной электроники невелик – в среднем всего два года, – и поэтому на один год использования этих устройств приходится около 0,5 ЭДж энергетических затрат на производство и эксплуатацию. Срок службы легкового автомобиля составляет минимум десять лет, на один год приходится около 0,7 ЭДж – лишь на 40 % больше, чем для портативной электроники! Спешу заметить, что все это лишь грубые прикидки, но даже при ошибке «в разные стороны» (то есть если на самом деле производство автомобилей требует больше энергии, а производство электроники меньше, чем предполагалось) общие суммы будут на удивление сходными, а разница, скорее всего, будет не более чем двукратной. А в будущем эти показатели могут сблизиться еще сильнее: в последнее время ежегодные продажи и автомобилей, и мобильных устройств замедлились, но перспективы для двигателей внутреннего сгорания выглядят менее утешительными.
Разумеется, эксплуатационный расход энергии этих двух классов энергоемких устройств существенно различается. Компактный американский легковой автомобиль за десять лет эксплуатации расходует около 500 ГДж бензина, в пять раз больше, чем затрачено на его производство. Смартфон потребляет всего 4 кВт·ч электричества в год и меньше 30 МДж за весь двухлетний срок службы – или всего 3 % от энергии, затраченной на его производство, если электричество поступает от ветровой или солнечной электростанции. Эта доля увеличивается до 8 %, если энергию получают, сжигая уголь: это менее эффективный процесс.
Но смартфон бесполезен без сети, а стоимость электрификации сетей высока и постоянно растет. Разные прогнозы дают разную скорость будущего роста (или возможную стабилизацию из-за использования инновационных устройств), но в любом случае крошечные телефоны оставляют немалый совокупный след в энергетическом балансе – и в окружающей среде.
Кому теплее в холода?
Первое впечатление часто обманчиво. Я хорошо помню, как радушно меня встретили в резиденции европейского посла в Оттаве, – и я тут же услышал, что это превосходный дом для канадских зим. Дом из настоящего кирпича и камня – а не ваши хлипкие североамериканские постройки с пустотелыми стенами! Затем хозяева быстро перешли на другие темы, а мне просто духу не хватило умалить теплоизолирующие свойства их замечательного дома.
Их ошибку легко понять. Масса и плотность говорят скорее о прочности – но не о теплоизолирующих свойствах. Кирпичная стена выглядит более солидной и надежной, чем стена с каркасом из тонкого деревянного бруса, облицованная снаружи листами тонкой фанеры и алюминиевым сайдингом, а изнутри – хрупким гипсокартоном. Рассерженный европеец не проламывает кирпичные стены.
Несколько десятилетий тому назад, когда нефть стоила $ 2 за баррель, в большинстве американских домов, построенных до 1960 г., защитой от холода служила только воздушная прослойка между фанерой и гипсокартоном. Иногда пустое пространство заполняли стружкой или нарезанной бумагой. И все же, как ни поразительно, даже эта непрочная конструкция обеспечивала лучшую теплоизоляцию, чем сплошной кирпич.
Изоляционная способность, или тепловое сопротивление, измеряется в единицах коэффициента термического сопротивления (англ. R-value). Он зависит не только от состава, толщины и плотности изолирующего материала, но также от наружной температуры и влажности. Тепловое сопротивление каркасной стены 1960-х гг. давало примерно такие коэффициенты: алюминиевый сайдинг (0,6), тонкая фанера (0,5), воздушная прослойка (0,9) и гипсокартон (0,5). Все вместе это дает R = 2,5. А тепловое сопротивление стандартной кирпичной стены (0,8), оштукатуренной с двух сторон, не больше 1. Таким образом, непрочная североамериканская стена в домах массовой застройки как минимум в два раза теплее европейского оштукатуренного кирпича.
После того как цены на энергоносители выросли и в Северной Америке были приняты более рациональные строительные нормы, обязательным стало применение пенопласта и плит из стекловолокна – валиков, похожих на подушки, которые можно укладывать между балками деревянного каркаса. Достичь более высоких общих значений коэффициента термического сопротивления легко удавалось при помощи более широких каркасов («два на шесть»), а еще лучше было применить двойной объемный каркас, когда строится сэндвич из двух несущих конструкций, каждая из которых заполнена теплоизоляционным материалом. (В Северной Америке брус «два на шесть» – это 1,5 × 5,5 дюйма, или 38 × 140 мм.) У качественной североамериканской стены в тепловое сопротивление вносят свой вклад гипсокартон (0,5), полиэтиленовая пароизоляция (0,8), прокладки из стекловолокна (20), фибролитовая облицовка (1,3), полимерная фасадная мембрана (Tyvek ThermaWrap, 5) и обшивка досками со скошенной кромкой (0,8). Прибавив изоляционную способность внутренней воздушной пленки, получаем суммарное значение коэффициента термического сопротивления порядка 29.
Теплоизоляция стены
Улучшилась и теплоизоляция кирпичных стен. Чтобы сохранить желаемый внешний вид цветного кирпича, старую стену можно модернизировать изнутри, установив деревянные батенсы (тонкие рейки, удерживающие теплоизоляцию на месте) на внутренней штукатурке и прикрепив гипсокартон с изолирующей прослойкой и пароизоляционной мембраной – для защиты от влаги. Гипсокартон с утеплителем толщиной 2 дюйма (около 5 см) в три раза увеличивает общий коэффициент термического сопротивления, однако утепленная кирпичная стена все равно на порядок хуже защищает от холода, чем американская каркасная стена 2 × 6. Даже люди, знакомые с коэффициентами термического сопротивления, не ожидают, что разница окажется столь большой.
И все же изоляция стен в полной мере реализует свой потенциал, только если тепло не уходит через окна (см. следующую главу).
Прозрачное энергетическое решение: тройной стеклопакет
Склонность к непроверенным техническим решениям – это проклятие политики энергосбережения. Выбирайте пример: беспилотные автомобили на солнечных батареях, изначально безопасные ядерные мини-реакторы, генетически усиленный фотосинтез…
Но почему бы не начать с проверенных средств? Почему бы просто не уменьшить спрос на энергию – начиная с жилых домов и коммерческой недвижимости?
И в Соединенных Штатах, и в Европейском союзе на здания приходится около 40 % общего потребления первичной энергии (вторым идет транспорт с 28 % в США и 22 % в ЕС). Отопление и кондиционирование воздуха – это половина энергопотребления домов, и поэтому лучшее, что мы можем сделать для энергетического баланса, – это удерживать тепло внутри (или снаружи), улучшив теплоизоляцию.
Наибольший эффект эти меры дадут в применении к окнам, где энергетические потери максимальны. Иными словами, у окон максимальный коэффициент теплопередачи. Он измеряется в ваттах на квадратный метр материала, разделенных на разницу температур в кельвинах по обе стороны. Коэффициент теплопередачи одного стекла составляет 5,7–6 Вт/(м²·К); двойной стеклопакет с промежутком 6 мм (воздух плохо проводит тепло) имеет коэффициент 3,3. Покрытие, не пропускающее ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, снижает коэффициент до 1,8–2,2, а если заполнить пространство между стеклами аргоном – до 1,1. Тройной стеклопакет и аргон позволяют получить коэффициент теплопередачи порядка 0,6–0,7. Замена аргона криптоном уменьшит его до 0,5.
