Климатические изменения требуют новых правил строительства. Что происходит

Резкие температурные колебания, длительные периоды жары и засухи постепенно разрушают строительные материалы, снижают прочность конструкций и сокращают их срок службы не менее, чем стихийные бедствия, такие как штормы и наводнения, давно признанные серьезной угрозой для зданий. Климатические изменения создают новые вызовы для архитектуры и инженерии, заставляя искать инновационные решения для строительства. LIGA.Life объясняет, как именно климатические факторы влияют на жилые и другие сооружения в мире и Украине и что с этим можно сделать.

Аномальная жара и трещины в домах

Вскоре после открытия в 2001 году в рамках масштабной застройки набережной Научный центр Глазго в Шотландии стал главной достопримечательностью города. Королева Елизавета открыла утонченный комплекс в форме полумесяца, вмещавший титановый кинотеатр IMAX и экспонаты, обещавшие раскрыть тайны науки и перспективы новых технологий. Но будущее – в виде изменяющегося климата – быстро догнало это сооружение, пишет издание Bloomberg.

В самый жаркий за всю историю шотландского города июньский день 2018 крыша здания из нержавеющей стали начала просачиваться черной слизью, поскольку герметик, предназначенный для прохладной погоды, разжижался при температуре 32°C. Разрушение Научного центра стало особенно наглядной иллюстрацией того, как изменение климата может нанести незаметный, но неотвратимый ущерб постройкам. Это не только грубое влияние ветра, наводнения и града, но и коварный, медленный ущерб, вызванный погодой, больше не отвечающей условиям, для которых было построено здание.

Более продолжительные и сильные волны жары разрушают крыши и нагружают системы кондиционирования, отопления и вентиляции. Резкие перепады температуры приводят к термической цикличности, которая расширяет и сжимает бетон и кирпичные стены, ускоряя появление трещин и проникновение воды.

К примеру, асфальтовая черепица деформируется под неумолимым солнцем, тогда как тротуар прогибается, а стальные рельсы искривляются. Также фундаменты могут смещаться во время засухи или высоких температур, что приводит к прорывам труб и серьезным структурным деформациям.

Постройки, сооруженные для одного климатического сценария, быстро оказываются в условиях другого, а затраты на адаптацию несут владельцы недвижимости, арендаторы и налогоплательщики. Хотя ежегодный климатический ущерб от лесных пожаров, ураганов и других разрушительных инцидентов вскоре достигнет сотен миллиардов долларов в год, согласно Национальной оценке климата, почти невозможно определить, сколько еще теряется из-за дополнительного ущерба, причиненного изменением климата.

Компания Trepp, занимающаяся анализом рынка недвижимости, обнаружила, что в прошлом году затраты на ремонт и обслуживание выросли на 30% на многих крупных рынках США. Исследование компании Atlas Real Estate показало, что средняя стоимость ремонта в съемной недвижимости, обусловленная материальными затратами, инфляцией и расходами на оплату труда, выросла с $290 за инцидент в 2018 году до $501 в 2024 году. И в отличие от наводнений или ураганов, эти проблемы часто не покрываются страховкой.

Хроническое влияние экстремальных погодных условий – это эффект домино, отмечает Bloomberg. Системы, предназначенные для обогрева и охлаждения зданий, работающих на основе десятилетиями устаревших предположений относительно температуры, потребляют больше энергии и быстрее выходят из строя. Когда двигатели и конденсаторы нагреваются и выходят из строя, нагрузка на сеть может привести к отключениям электроэнергии. Кроме того, как пишет The New York Times, сильная жара и увеличение наводнений, связанные с изменением климата, ускоряют распад мостов, по сути, вызывая их преждевременное "старение".

Жара и влажность не только требуют больших операционных и капитальных затрат, но и снижают доходы от использования здания, когда, например, отменяются мероприятия из-за экстремальных погодных условий. Одной из самых больших проблем является планирование затрат на техническое обслуживание: нужно провести системный анализ, чтобы понять, какой состав строительных материалов готов или не готов к климатическим прогнозам: такого потенциала не существует у большинства организаций.

Пример тому – Греция, которая в последние годы страдает от рекордной жары. По данным Национального банка Греции, средний срок жилищного фонда составляет 40 лет, причем более половины жилых построек были возведены до 1980-х годов. Эти здания, в основном из бетона, подвергаются большему износу от колебаний температуры, особенно прибрежные отели и помещения для аренды, составляющие огромную часть туристической индустрии страны. Многие строительные материалы в Грецию поступают из северных европейских стран со значительно более мягкими климатическими условиями, а кровельные системы часто выходят из строя из-за ультрафиолетового излучения. В настоящее время идет модернизация старых зданий кондиционерами, но этот процесс часто повреждает стены и перегружает местные электросети.

Дорожные покрытия и автостоянки также подвергаются большему износу и повреждениям из-за погодных условий, поскольку вяжущие вещества, используемые в асфальте, обычно смешиваются специально для каждой климатической зоны. Городские транспортные службы во всем мире отмечают увеличение количества ухабов и деградацию дорог. Подобные последствия были выявлены в Китае.

Как решают эти проблемы?

В настоящее время для моделирования энергетических потребностей зданий инженеры-механики полагаются на показатели типичного метеорологического года (TMY) – это набор метеорологических данных со значениями данных на каждый час года для определенного географического места. Данные отбираются из почасовых данных за более длительный период времени (обычно 10 лет или более). Для каждого месяца в году данные были отобраны из года, считавшегося наиболее "типичным" для этого месяца.

Подготовка зданий к нынешнему климатическому кризису потребует значительных затрат на модернизацию и технологии для мониторинга и выявления проблем и утечек, а также на обновление строительных норм и проектов зданий. Чтобы помочь оплатить такие исправления, Европейский Союз принял многочисленные меры, в частности Европейский зеленый курс, предусматривающий достижение углеродной нейтральности к 2050 году, и Фонд восстановления и устойчивости для субсидирования "зеленого перехода". В США также действует Закон о снижении инфляции, предусматривающий ряд грантов и налоговых скидок на модернизацию зданий, составляющий значительную часть инвестиций в энергоэффективность (а это около 50 миллиардов долларов США), вложенные в здания и технологии чистой энергии для жилья и офисов.

Существует также проблема рабочей силы: нехватка техников, которые могут устранить проблемы, экспертов по энергетике, инженеров и консультантов, помогающих подготовить операторов. Кроме того, средства на восстановление и страхование могут привести к тому, что определенные сооружения невозможно будет восстановить. Эту динамику, в первую очередь, можно увидеть в старых постройках, эксплуатация и обслуживание которых требуют более высоких затрат.

Украина, погодные условия и отключение электроэнергии

Уже этим летом украинцы почувствовали погодные рекорды: в столице, например, только с начала июля было зафиксировано 13 температурных пиков из-за жары. Как пишет Екодія, всего на начало января 2024 года по всей Украине было установлено 64 метеорологических рекорда, а именно значение максимальной температуры на многих метеостанциях фиксировали в пределах от +10 до +20 градусов. А в Укрэнерго отмечали, что аномальная жара усложняет работу оборудования, что может приводить к техническим сбоям.

Кроме угроз массированных обстрелов и повреждения линий электропередач, погодные условия в Украине также влияют на поставку электроэнергии. Ненастье, сильный ветер, дождь, снегопады или гололед, часто становятся причиной повреждений линий электропередач. Сильные порывы ветра могут ломать опоры или обрывать провода, а снегопады и обледенения перегружать линии, что ведет к аварийным отключениям света и проведению ремонтных работ.

Для украинцев уже не первый год подготовка к зимнему отопительному сезону имеет особое значение. Как отмечает Минэнерго, Украина сформировала достаточные запасы горюче-смазочных материалов для прохождения осенне-зимнего периода. А для обеспечения электроснабжения в условиях прицельных вражеских атак на объекты энергетической инфраструктуры для резервных источников питания в Украину было ввезено значительное количество генераторов, работающих на дизельном топливе, бензине или газе. При правительстве также был создан штаб, который будет контролировать готовность украинских регионов к зимним вызовам.