Технология энергосберегающего строительства Пассивный дом - сегодня эта тема начинает интересовать все больше и больше людей не только в Европе, но и в России и странах СНГ. Не в последнюю очередь интерес к теме энергосбережения вызван неуклонно ухудшающимся климатом и постоянно растущими ценами на газ и нефть.
Большинство ученых и исследователей сходятся во мнении, что человек, даже если он не является главной первопричиной этих изменений в природе, по меньшей мере, оказывает серьезное влияние на негативное развитие существующей ситуации. Эксперты в сфере энергетики постоянно требовали, в основном от промышленных стран и стран, стремительно наращивающих темпы промышленного производства, не просто значительного, но радикального сокращения использования природных ресурсов и невозобновляемой энергии. И все же до сих пор самый большой источник загрязнения окружающей среды – это продукт сгорания горючих полезных ископаемых в больших количествах. Большая часть CO2 образуется также в результате отопления жилых домов. Расходуемая при отоплении тепловая энергия может быть сэкономлена при помощи технологии строительства «пассивный дом».
Технология пассивный дом была изобретена д.н. г-ном Файстом в немецком городе Дармштадт. Физик-строитель по специальности, он рассчитывал энергетические балансы зданий до тех пор, пока ему не удалось высчитать показатели такого здания, которое при правильном выполнении вообще больше не требовало специальной системы отопления – пассивный дом. Энергетическая концепция пассивного дома позволяет снизить расход энергии в новостройках в 8-10 раз. Таким образом, в то время как обычное здание в Германии потребляет от 150 до 250 кВт ч/м² в год, (в Украине и России этот показатель скорее всего еще на порядок выше) пассивному дому достаточно всего 10-15 кВт ч/м² в год.
Что такое пассивный дом? Основные критерии пассивного дома.
Базовый критерий пассивного дома - это создание непрерывной оболочки здания с повышенной теплоизоляцией и коэффициентом теплопроводности: U <0,15 Вт/(м²K).
При этом учитываются следующие критерии:
· Предотвращение «мостиков холода» - мест утечки тепла
· Компактность сооружения
· Пассивное использование солнечной энергии благодаря ориентации здания на юг и отсутствию затененности
· Специальные высококачественные окна и оконные профили с коэффициентом теплопроводности: UW<0,8 Вт/(м²K); энергопроницаемостью – около 50 %
· Герметичность здания: n50<0,6/ч
· Рекуперация тепла из отработанного воздуха, процент сохранения тепла >75%
· Высокоэффективные установки экономии электричества для использования в хозяйственных целях
· Подогрев воды при помощи солнечных коллекторов или теплового насоса
· Пассивный подогрев воздуха при помощи, например, земляного теплообменника
Начальная школа, построенная по стандарту пассивного дома в г. Гюнцбург
Преимущества применения технологии пассивный дом
Строительство жилых зданий методом пассивного дома уже достаточно распространено в Германии и имеет большой успех. В области строительства школ также имеются многочисленные инновационные проекты.
Энергоэффективные технологии
В России можно воплотить в жизнь многие энергоэффективные технологии. Например, среди первоочередных мероприятий при реконструкции жилого фонда можно выделить:
• утепление фасадов при применении инновационных теплоизоляционных материалов;
• установка современных систем окон, где используется принудительная вентиляция.
К другим энергоэффективным технологиям можно отнести:
• использование низкотемпературного водяного отопления на полу.
• остекление лоджии.
• использование подвижной теплоизоляции (шторы, рольставни и т.д.).
• планировка, по которой северные комнаты расположены немного выше южных.
• использование солнечных воздушных коллекторов.
• использование охлаждающих потолков.
• понижение потребления водопроводной воды и т.д.
Несмотря на то, что сумма всех затрат на внедрение подобных энергоэффективных технологий достаточно велика, данные затраты являются надежной и долгосрочной инвестицией и сравнительно быстро окупаются за счет экономии расходов на эксплуатацию помещения (снижение происходит на 25-30%).
По западным нормативам для отопления недорогого в эксплуатации здания необходимо 70 кВт*ч/(м*год), а может понадобиться всего лишь 15 кВт*ч/(м*год). В первом случае речь идет о доме, у которого значительно снижена потребность в энергии для обогрева по сравнению с обычным. Такие здания относятся к энергосберегающим. Второй дом, имеющий минимальные потребности в тепле для обогрева, является пассивным. Это название он получил благодаря тому, что не нуждается в отопительной системе. Его потребности в тепле покрываются за счет пассивного обогрева - энергии солнца, работы домашних приборов, освещения и проживающих в доме людей.
Что касается потребления первичной энергии, то есть взятой из энергоносителя и доставленной к источнику потребления, то в энергосберегающем доме она должна быть равна 250 кВт*ч/(м*год), а в пассивном - 120 кВт*ч/(м*год). Именно таким техническим нормативам должны отвечать вновь построенные дома в Европе. Поэтому каждому заказчику, принимающему сегодня решение о строительстве, нужно сравнивать не только размер экономии, но и требования, которые придется выполнять, выбрав тот или иной вариант дома.
Чем отличаются проекты
На самом деле, в проектах энергосберегающих и пассивных домов есть много общих требований. При создании первых архитекторы могут позволить себе большую свободу, так как не все энергосберегающие дома должны иметь в плане прямоугольную форму, одно- или двухскатную крышу, что важно для пассивных зданий. Как в энергосберегающем, так и в пассивном доме большие застекленные поверхности, берущие пассивное тепло от солнца, должны быть расположены с южной стороны, при этом в пассивном доме на южном фасаде рекомендуется выполнить сплошное остекление. Если в энергосберегающем доме с северной стороны следует размещать минимальное количество окон, то в пассивном - северную сторону лучще вообще сделать «глухой». Оба типа домов имеют схожие планировочные рещения. С южной стороны в них расположены дневная зона, столовая и спальни, а гардероб, гараж и хозяйственные помещения, создающие буферную зону, находятся в северной части.
Защита дома от потерь тепла - это функция наружных стен, полов, перекрытий и крыши. Чтобы дом был энергосберегающим, средний коэффициент теплопередачи U для стен, пола и перекрытий не должен быть выше 0,2 Вт/(м2«К). К пассивным домам требования еще больше - коэффициент и не может превышать 0,12 Вт/(м2*К). Достичь таких показателей удается за счет применения в наружных ограждающих конструкциях толстых слоев эффективной теплоизоляции. В энергосберегающем доме толщина слоя изоляции наружных стен должна составлять минимум 20 см. Таким же по толщине слоем теплоизоляционного материала нужно изолировать пол на грунте. Изоляция наклонной или плоской крыши должна быть толще - 30 см (это вызвано большими теплопотерями через эту ограждающую конструкцию). К тому же стоимость выполнения изоляции крыши меньше, чем работ по теплоизоляции других ограждающих конструкций, Пассивный дом должен иметь еще более эффективную теплоизоляцию. Для утепления стен и пола, устроенного на грунте, применяют слой теплоизоляции толщиной 30 см, а крыши - 40 см.
При вышеупомянутых толщинах теплоизоляционный материал должен иметь высокие изоляционные свойства, его коэффициент теплопроводности не может превышать 0,04 Вт/(м*К). Кроме того, материал, из которого выполнены ограждающие конструкции пассивного дома, должен иметь способность аккумулировать тепло. Энергия, полученная домом от солнца, не всегда будет удовлетворять его потребности в тепле. Тепло может аккумулироваться в массивных частях конструкции дома или, например, в камне, собранном и закопанном в земле возле строения, либо под ним. Но такое «складирование» тепла уменьшает эффективность самого метода, поскольку в этом случае потребуется дополнительная энергия для работы вентилятора, который будет задувать теплый воздух в зоны, требующие обогрева.
Внимание! Энергосберегающие и пассивные дома возводят с использованием материалов и технологий, которые обеспечивают соответствующие теплоизоляционные свойства. Это могут быть стены, созданные по технологии каркасной конструкции, внутри заполненные теплоизоляционным материалом; либо с применением фасонных элементов несъемной опалубки из пенополистирола, заполняемого бетоном. Хорошим решением является двухслойная конструкция стен. При этом конструктивная часть стены может быть выполнена из таких материалов как силикаты, традиционная или пори-зованная керамика, готовые керамзитобетонные элементы, ячеистый бетон, бревно.
Мостики холода
Они увеличивают потребность дома в энергии для обогрева, поэтому там, где это возможно, их надо устранить. Геометрических мостиков холода, возникающих из-за формы элемента ограждающей конструкции, избежать нельзя, а конструкционные - необходимо устранить. Они возникают в тех местах, где слой изоляции тоньше или он прерывается. Так бывает в перемычках, в местах примыкания щипцовых стен и крыши, неотапливаемой и отапливаемой частей дома, наружных и внутренних стен со стенами фундамента, в откосах оконных и дверных проемов, примыканиях балконных плит к перекрытию. Интенсивность потери тепла через мостики холода определяется линейным коэффициентом проникновения тепла мостика.
Герметичность дома
Как энергосберегающие, так и пассивные дома должны быть герметичными. Свежий воздух может проникать в них только через систему вентиляции. При этом требование к герметичности энергосберегающего дома отличается от требований, предъявляемых к пассивному дому. Чтобы дом был герметичным, недостаточно предусмотреть соответствующее решение на этапе проектирования конструкций. Нужно в процессе строительства тщательно выполнить узлы и детали, подверженные разуплотнению. Например, уплотнение примыкания окон и дверей к стенам специальными лентами. Но энергосберегающий и пассивный дома имеют разную степень герметичности. Поэтому используют разные решения. Нормы для энергосберегающего дома позволяют обустроить камин, но не любой, а только с закрытой топкой, имеющий независимую подачу воздуха в топку. Такая подача осуществляется через размещенный под домом канал, благодаря которому не увеличивается неконтролируемый приток воздуха, поступающий снаружи. Что касается пассивного дома, то в нем можно установить лишь камин, имеющий малую мощность (около 3 кВт) и специальную конструкцию, предназначенную для пассивных строений. Задача такого камина - подогрев воды для бытовых нужд и воздуха, подаваемого в помещения.
Окна
Окна в домах с низким потреблением энергии должны не только обеспечивать наименьшие потери тепла, но и одновременно позволять получать энергию от солнца. Для достижения данной цели нужно правильно, расположить их относительно сторон света. Но это - только полдела. Необходимо использовать оконные изделия с повышенными теплоизоляционными характеристиками. Окна, применяемые в пассивных домах, должны иметь более высокие параметры по сравнению с окнами, установленными в энергосберегающих. В энергосберегающих окнах стеклопакеты выполняют из трех стекол, а пространство между ними заполняют инертным газом. Способность стекла пропускать солнечное излучение определяет коэффициент затенения G. Для окон в энергосберегающих домах он равен 0,55, в пассивных - 0,5. Конструкция окон для пассивных домов должна гарантировать минимальные теплопотери, поэтому в них также используют двухкамерный стеклопакет, в котором пространство между стеклами заполнено аргоном, а одно из стекол - низкоэмиссионное.
Рамы в таких окнах (и пластиковые, и деревянные) должны быть выполнены из утепленного профиля и иметь три контура уплотнения. Следует помнить, что наличие больших остекленных поверхностей, сквозь которые дом получает пассивную энергию от солнца, в пасмурные дни могут привести к потере тепла. Поэтому такие окна нужно оборудовать элементами, защищающими дом от теплопотерь: шторами, экранами, роллетами, жалюзи. Они могут быть выполнены из древесины, натуральных тканей или искусственных материалов. Экономию от их использования можно измерить. Например, роллеты способны понизить коэффициент теплопроводности окон с неутепленными профилями на 15%, а с утепленными - на 30%. Внимание! В энергосберегающем доме можно устанавливать мансардные окна, а в пассивном - нет.
Как обеспечить вентиляцию
Чтобы строение соответствовало нормам энергосберегающего, а тем более пассивного дома, следует использовать принудительную приточно-вытяжную вентиляцию с рекуперацией тепла. Она не только ограничивает потери тепла, но и нагнетает свежий воздух в помещения, позволяет уменьшить его влажность внутри дома. Постоянный воздухообмен защищает от чрезмерного роста концентрации загрязняющих веществ: микробов, углекислого газа и пыли. В отличие от естественной вентиляции, принудительная - не зависит от существующих атмосферных условий. Ее главным элементом является высокоэффективный центральный блок, где воздуху, нагнетаемому в дом, передается значительная часть выдуваемого тепла. Очень важен коэффициент полезного действия центрального блока, определяемый для энергосберегающих и пассивных домов. В соответствии с энергосберегающим стандартом КПД рекуперации тепла при равновесных потоках воздуха должна составлять 70%. Для пассивного дома требования выше.
Необходимо, чтобы КПД рекуператора был минимум 80%, а центральный блок характеризовался низким потреблением электроэнергии. Важным элементом системы принудительной вентиляции является грунтовый теплообменник, в котором воздух перед подачей внутрь дома нагревается в зимний период и охлаждается - в летний. Самый простой вариант теплообменника - это труба, выполненная из ПВХ, диаметром 150-200 мм, длиной 30-50 м, проложенная в земле на глубине 1,5-2 м. Использование грунтового теплообменника позволяет повысить эффективность рекуперации тепла. Это устройство предотвращает появление инея на поверхности крестообразного теплообменника центрального вентиляционного блока и устраняет необходимость работы энергоемкого предварительного нагревателя.
Обычное и необычное отопление
Отличается ли отопительная система в энергосберегающем доме от системы в пассивном? Отличается, и значительно. В энергосберегаюшем доме нужна обычная отопительная система, с той разницей, что мощность используемых устройств может быть меньще, чем в стандартном здании. Хорощо, если источником тепла является экономичный конденсационный котел или тепловой насос, использующий энергию грунта, воды или воздуха. Нагреватели должны иметь малую водяную емкость, чтобы система быстро реагировала на изменяющуюся потребность в тепле. Трубы следует хорошо изолировать, чтобы через них не уходило тепло, и его можно было полностью контролировать. А в пассивном доме? В нем все по-другому, потому что... отопительной системы нет. Ничего удивительного, ведь именно отсюда появилось определение «пассивный дом», то есть дом, не нуждающийся в отопительной системе, а обогревающийся пассивным способом - за счет энергии солнца, работы домашних приборов, освещения и людей, проживающих в доме. Главным принципом концепции пассивного дома является настолько значительное ограничение энергии для его отопления, что необходимое количество тепла может обеспечить подогретый воздух, подаваемый из системы вентиляции.
В этом случае вентиляционная система перебирает на себя роль отопительной системы. Возможность отказа от типовой системы центрального отопления важен с точки зрения окупаемости вложения; чтобы дом не требовал много тепла на обогрев и эксплуатацию, сэкономленные средства лучше вложить в утепление и приобретение оборудования для рекуперации тепла из вентиляции, а также другие энергосберегаюшие решения. Отказ от дорогостоящей отопительной системы позволяет поддерживать общую сумму инвестиций на рациональном уровне. Как же отапливается пассивный дом? Поскольку нельзя полностью отказаться от отопления, для обогрева помещений используют необходимую в пассивном доме систему принудительной вентиляции. Нет необходимости приобретать и устанавливать батареи отопления, трубы и арматуру. Мощности 10 Вт/м будет достаточно, чтобы обогреть воздух в помещении. В самом простом варианте для этого в главный приточный канал устанавливают нагреватель. Он может запитываться от теплового насоса. Одновременно такой нагреватель можно применять при приготовлении горячей воды для бытовых нужд.
Производители предлагают готовые компактные нагревательные устройства, основанные на подключении к тепловому насосу и предназначенные именно для пассивных домов. Недостаток такого решения - высокая стоимость оборудования. Чем отличается система приготовления горячей воды для бытовых нужд в пассивном доме от системы, применяемой в энергосберегающем? Тем, что в пассивном строении она является основной системой отопления. Обогрев помещений - это как бы дополнительная функция системы приготовления горячей воды, то есть вместе с нагревом воды за счет использования излишков тепла осуществляется и обогрев дома. Это реально, потому что потребность в тепле для обогрева помещений в несколько раз меньше, чем для приготовления воды для бытовых нужд. В энергосберегающем доме, как и в стандартном, система приготовления горячей воды подсоединена к основной системе отопления. Исходя из этого, источник тепла подбирают, учитывая относительно большую потребность в тепле для обогрева дома. В обоих случаях стоит позаботиться о том, чтобы источник тепла использовал энергию из возобновляемых источников (солнечная энергия, древесина, биотопливо) и имел максимально высокую эффективность.
Гостевая книга