Взгляды людей на роль больших городов в истории цивилизации, как и сами большие города, претерпевают часто противоположные по сути изменения. В течение долгого исторического пути до недавнего времени человечество фактически вело непримиримую борьбу с Природой.«Город,- в первой половине нашего века писал Ле Корбюзье, - это символ борьбы человека с природой, символ его победы над ней». Вся мощь науки, техники, материальные и энергетические ресурсы общества, сосредоточенные в больших городах, были направлены на достижение победы в единоборстве с Природой. Как следствие этих устремлений человека в небывалых масштабах ускорилась урбанизация, выросли большие города, где догородские экосистемы максимально преобразованы. В настоящее время более 2/3 населения России уже живет в городах. С течением времени человек стал все больше и больше понимать, что большие города всего лишь паразиты биосферы. Причем, чем больше город, тем больше он наносит вред Матери-Природе. Как ни парадоксально (а может быть и закономерно), такой метаморфозе взгляд на роль больших городов в истории цивилизации впервые подвергся у жителя именно большого города. Все, что касается идей охраны Матери-Природы, исходит тоже из большого города. Впервые именно житель большого города задумался : есть ли общебиологические корни у урбанизации, на чем основывается ее рост, имеются ли пределы этого роста, если имеются, то как работают экологические механизмы регуляции и, наконец, кто их в большом городе регулирует. Рост концентрации населения в городах, обусловленный социально-экономическими факторами, в первую очередь отвечает удовлетворению именно самых разносторонних социально-экономических запросов горожанина. В городах имеются наилучшие возможности для удовлетворения индивидуальных пространственных и целого комплекса материальных и духовных запросов, причем, чем больше город, тем шире спектр предоставляемых городом для индивидуума услуг. Города потребляют наряду с продуктами и водой значительное количество энергоносителей на производственные, транспортные нужды, создание комфорта в жилых и общественных зданиях. Потребности в топливе (уголь, нефть, природный газ) больших городов значительны. При чем эти потребности имеют постоянную тенденцию к увеличению. Возможности природы по удовлетворению потребностей человека в перемещениях, биологическом комфорте, производственной и социальной дея-
тельности предельны. Это вызывает увеличение стоимости энергоносителей, ограничивающей удовлетворение потребностей человека.
Темпы урбанизации населения земного шара, начиная с 1900 года, показаны на рис. 1.1. Они свидетельствуют об уменьшении количества сельских жителей в период с 1900 года по 1990 год с 86,4 до 37,5%. Основным потребителем энергоносителей являются крупные города, в которых более развиты транспортные, социальные услуги, предпочтительнее биологический комфорт. Увеличение количества жителей крупных городов с населением более 1 млн. человек происходило в период начиная с 1900 года по 1950 год. В этот период количество крупных городов увеличилось с 1,6 до 21,4 %.
Объемы добычи основных энергоносителей, средние экспортные цены на нефть, каменный уголь показаны в таблицах 1.1. и 1.2.
Таблица 1.1 Добыча нефти (миллионов тонн)
Нефть, газовый конденсат, в том числе нефть газовый конденсат
282 2.9
5.7
541 5.8
536 6.6
506 10.2
452 10.3
390 9.5
345 8.6
7.7
298 8.3
293 8.3
297 8.8
Добыча угля (миллионов тонн)
Всего
Усредненные данные о входных и выходных потоках веществ для типичного города США с населением 1 млн. человек показаны на рис. 1.2. Таблица 1.2
Средние экспортные цены на основные товары в торговле со странами вне СНГ (долларов за тонну)
Нефть сырая Нефтепродукты Уголь каменный
105 98.4 32.4
101 86.2 33.0
108.2 104
35.7
133.5 130 38.8
119 116
35.7
со странами СНГ
Нефть сырая Нефтепродукты Уголь каменный
58.4 95.2 26.3
74.2 125 30.8
93.0 182
45.2
103 188
37.6
Как видно из данных, приведенных в таблице 1.2, стоимость энергоносителей, в особенности нефти, имеет тенденцию постоянного роста. Изменения стоимости нефти более значительны по сравнению с каменным углем (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Динамика изменения цен на нефть
Наряду с промышленным производством, как уже отмечалось, значительно потребление энергоносителей на эксплуатацию зданий и сооружений. Основные затраты в энергоносителях на эксплуатацию зданий относятся в первую очередь к жилым и общественным зданиям. Вот почему задача снижения их энергопотребления является особенно актуальной. Повышение требований по теплозащите жилых зданий показано на рис. 1.4 изменениями нормативной базы в Германии и Швеции.
Рис. 1.4. Потребление тепла (в кВт-ч) на м2 жилого пространства по разным стандартам
Указанные нормативные показатели по теплозащите зданий в Германии и Швеции значительно превосходили аналогичные показатели, применяемые в России и других странах СНГ до 1996 года.
Анализ потребления энергоносителей при эксплуатации жилых зданий, показанный на рис. 1.5, демонстрирует, что основное количество энергоносителей расходуется на отопление зданий. В связи с этим увеличение (до 80 %) теплозащитных свойств ограждающих конструкций - наружных стен, окон, дверей, приобретает особо важное значение в плане снижения затрат на эксплуатацию зданий.
Работы по конструированию зданий с низким энергопотреблением ведутся в большинстве развитых стран Запада [30-34]. По данным Института жилья и окружающей среды (ФРГ) дом с низким энергопотреблением (сокращенно ДНЕ) расходует в среднем, в зависимости от соотношений внешней площади, внутреннего объема и степени вентиляции, от 140 до 180 кВт-ч энергии на 1 м2 жилой площади в год. Это примерно соответствует потреблению 3-7 л нефти или 3-7 м3 газа на 1 м2 жилой площади в год.
Из-за плохой теплоизоляции потребность в энергии для отопления старых построек является очень высокой: там потребляется 18-30 литров нефти на отопление 1 м2 жилой площади в год. Немецкий стандарт на теплозащиту от 1982 г., который действовал по 1994 г., ограничил в новостройках потребность в энергии для отопления до уровня 15-18 литров нефти на 1 м2 площади в год. Дополнительный стандарт на теплозащиту 1995 г., который приблизительно соответствует уровню шведского стандарта 1980 г., ограничивает потребность в энергии для отопления 9-13 литрами нефти на 1 м2 в год. Но это предписание еще не соответствует домам с низким энергопотреблением. Дома с низким энергопотреблением обеспечивают более высокий уровень комфортности, потребляя меньше энергоносителей. Потребности в энергоносителях с низким электропотреблением являются показателями уровня развития техники.