Уиллис Кэрриер, 25-летний инженер из Анголы, штат Нью-Йорк, обладал неплохими познаниями в области машиностроения, математическим даром и умением мысленно представлять решения. Работая в компании Buffalo Forge Company, он помог издателю журналов найти способ регулировки влажности, из-за которой на страницах время от времени появлялись пятна типографской краски.
Но самого Кэрриера это решение не устраивало. Влажность (точнее, обеспечение определенного содержания водяного пара в воздухе) по-прежнему занимала его мысли. Как-то вечером, ожидая поезд на окутанной туманом платформе станции в Питтсбурге, он сделал открытие. Прохаживаясь по платформе, Кэрриер заметил, что, несмотря на туман, воздух довольно сухой. Он стал размышлять о природе тумана, и его, что называется, осенило.
Озарение привело к получению патента № 808897 на «устройство для обработки воздуха», которое нагревало или охлаждало воду в целях регулирования температуры и влажности воздуха, а также его очистки. Но идею «искусственного создания погоды» подняли на смех4.
Патент № 808897, однако, нашел практическое применение. Он стал основой современного кондиционера и позволил решить одну из самых трудноразрешимых бытовых проблем человечества. В 1911 г. Кэрриер представил на суд общественности формулу, которая стала «Великой хартией вольности» для индустрии кондиционирования воздуха. В 1922 г. Кэрриер установил систему кондиционирования воздуха в театре Grauman’s Metropolitan в Лос-Анджелесе. В 1924 г. система кондиционирования воздуха появилась в одном из универмагов Детройта, где в дни распродаж, когда начиналось столпотворение, некоторые падали в обморок от духоты. Первое офисное здание, оснащенное системой кондиционирования воздуха, было возведено в Сан-Антонио, штат Техас, в конце 1920-х гг. Идея кондиционирования воздуха постепенно распространилась по всему миру. В 1937 г. между Дамаском и Багдадом начал курсировать автобус с кондиционером. После Второй мировой войны Хьюстон, где лето очень жаркое и влажное, благодаря кондиционированию воздуха стал «нефтяной столицей мира» и четвертым по величине городом США. В 1950-е гг. кондиционеры стали частью стандартного набора электроприборов в домах в более теплых штатах США5.
Небоскребы, возведенные по всему миру в послевоенные десятилетия, без систем кондиционирования воздуха и центрального отопления были бы непригодными для жизнедеятельности.
Благодаря распространению кондиционирования воздуха изменилось направление развития мировой экономики и стало возможным ее расширение. Ли Куан Ю, основатель и бывший премьер-министр современного Сингапура, как-то назвал систему кондиционирования воздуха «самым важным изобретением XX в.», поскольку она позволила людям в тропических широтах работать с высокой производительностью. Министр окружающей среды Сингапура высказался более выразительно, заявив, что если бы не кондиционирование воздуха, «в Сингапуре сегодня не работали бы на высокотехнологичных заводах, а сидели бы под кокосовыми пальмами»6.
Энергия и электричество обеспечили комфорт в жилом и коммерческом секторах. Все было хорошо, пока никто не задумывался о стоимости и доступности энергии, а также о парниковых газах. Но ситуация изменилась.
По одним оценкам, потенциал повышения эффективности использования энергии в зданиях составляет 15–20 %. По другим, он намного больше – 25 % в среднем по сектору и до 50 % в новых зданиях. Но реализовать этот потенциал непросто.
«Многие считают, что все самое простое уже сделано, – сказал профессор Леон Гликсман, который основал кафедру строительных технологий MIT. – Некоторые полагают, что все проблемы уже решены и делать что-то еще нет необходимости. Это одна из самых консервативных отраслей, с которыми я когда-либо сталкивался. Исследований и разработок здесь почти нет. Индустрия сильно фрагментирована, собрать людей очень сложно – все заняты своими делами. И к тому же многие не понимают, что единственного верного решения не существует»7.
Вместе с тем сегодня в этом секторе многое меняется, изменения затрагивают и строительство здания, и его эксплуатацию, и то, как в нем живут люди.
Приоритетное направление
Изменения начались в 1970-е гг., когда возникли перебои в поставках энергоресурсов и резко выросли цены энергоносителей. Результат роста цен на энергоресурсы был ожидаемым. Зимой в отопительный период терморегуляторы устанавливались на более низкую температуру, а летом в период кондиционирования – на более высокую. Домовладельцы устанавливали окна с двойным переплетом. Государственная политика, как на федеральном уровне, так и на уровне штата, стала нацеливать людей на энергоэффективность при помощи налоговых льгот, регулирования и предписаний. Была начата «война с нерациональным использованием энергии»8.
Энергокомпании стали продвигать идею энергосбережения при помощи программ повышения осведомленности и отправки на места специалистов по энергоаудиту, которые обследовали чердаки, измеряли толщину изоляции и проверяли печи, установленные в подвальных помещениях. Позже энергокомпаниями были внедрены программы управления энергопотреблением на стороне потребителя, помогавшие домовладельцам и операторам зданий снизить потребление энергии. В то же время производители под давлением обязательных стандартов и требований стали выпускать более энергоэффективные электроприборы. Федеральное правительство также стало присуждать «энергетические звезды» электроприборам, характеристики которых были выше средних. Архитекторы и строители сосредоточились на более энергоэффективных конструкциях. «Энергосбережение стало приоритетным направлением, – отметил Ли Шиппер, сотрудник Стэнфордского университета. – Строители еще 30 лет назад не понимали, зачем нужны окна с двойным и тройным остеклением. Сегодня они знают зачем»9.
Гаджеватты
Но вот загадка: хотя энергосбережение стало приоритетным направлением, сегодня потребление энергии в жилом секторе США на 40 % выше, чем в 1970-е гг., а потребление энергии в коммерческом секторе почти удвоилось. Причины – рост и появление новинок. Существенно выросло количество частных домов, а также домов, оснащенных кондиционерами. Помимо этого, существенно увеличились размеры домов: жилая площадь среднего дома с 1970-х гг. выросла почти на 70 %. Потребление энергии на холодильник с 1993 г. уменьшилось вдвое, но потребление энергии холодильниками на дом практически не изменилось, поскольку во многих домах сегодня два холодильника10.
Еще одна причина увеличения потребления энергии в жилом секторе – так называемые «гаджеватты»: все больше электричества сегодня потребляется различными приспособлениями (гаджетами), которых в 1970-х гг. не существовало. В те годы 91 % потребления электроэнергии в домохозяйствах приходился всего на семь статей – кухонные плиты, внутреннее освещение, холодильники, морозильные камеры, водонагреватели, кондиционеры и отопление. На «прочее» оставалось лишь 9 %.
С тех пор доля статьи «прочее» выросла до 45 %. В нее входят некоторые из тех приборов, которые существовали в 1970-х, например посудомоечные машины и телевизоры. К ней относятся и все те устройства и приспособления, которые ныне стали неотъемлемой частью повседневной жизни, – компьютеры, принтеры, видеомагнитофоны, факсы, микроволновые печи, телефоны, кабельные сети, DVD-плейеры, смартфоны, планшетные компьютеры и прочие гаджеты, которые нужно подзаряжать.
