Пассивный дом

Пассивный дом

Строительство дома всегда тонкий и, требующий максимального внимания, процесс. Кроме того, что каждый владелец дома желает иметь конструкцию надежную и прочную, хочется платить в процессе эксплуатации за электроэнергию, как можно меньше. Идеальный вариант экономии на системах отопления является пассивный дом или энергоэффективный дом. Такое строение имеет ряд особенностей и нюансов в технологии и проектировании.

Содержание

Описание

Понятие пассивного дома (иначе называют энергосберегающий дом), определяет список технических требований, с которым потребление энергоресурсов в доме составляет 13 %. Показатель энергопотребления за год составляет 15 Вт*ч/м2.

Для сооружения такого дома необходимо придерживаться определенных требований, которые создадут условия низкого энергопотребления. Чтобы в полной мере ознакомиться с пассивным домом необходимо разобрать каждый элемент, составляющий его, по отдельности.

Форма дома

Учитывая, что имеется прямая зависимость тепловых потерь от общей площади дома, то в процессе проектирования пассивного дома важно уделять внимание форме сооружения, как например в купольном доме. Энергосберегающий частный дом должен быть сделан таким образом, чтобы коэффициент компактности находился в пределах нормы. Такой показатель определяет соотношение общей площади дома к его объему.

Справка: Чем меньше значение коэффициента компактности, тем меньше тепла расходуется домом в пустую.

Обязательно при определении формы и площади дома учесть необходимость использования всех будущих комнат и помещений. Нельзя допускать чтобы в пассивном доме присутствовали неиспользуемые или малоиспользуемые комнаты (просторные гардеробные, гостевые или туалетные помещения). На их содержание необходимы существенные затраты энергии. Идеальным вариантом для пассивного дома является сферическая форма конструкции.

Солнечный свет

Поскольку строительство пассивного дома направлено на дальнейшее максимальное сбережение электроэнергии, то важным моментом является использование природного источника энергии, т.е. солнечного света. Для максимальной экономии энергоресурсов в доме пассивным все окна и двери располагают на южной стороне. Одновременно с этим проводить остекление с северной стороны фасада не рекомендуется. Не стоит рядом с пассивным домом сажать и массивные растения, от которых отбрасывается большая тень.

Теплоизоляция

Одним из важных моментов, которые учитывают при строительстве пассивного дома является обеспечение конструкции теплоизоляцией. Важно не допускать ни единой возможности теплопотери. Теплоизоляцией обеспечивают все угловые соединения, окна, двери, фундамент.

В особенности тщательно проводят укладку теплоизоляционных материалов в стены (например, в доме из соломы) и крышу. Добиваются при этом значение коэффициента теплопередачи в 0,15 вт/(м*к). Идеальным показателем является 0,10 вт/(м*к). Материалами, позволяющими добиться вышеуказанных значений, являются: пенопласт со значением толщины 30 см и СИП панели, толщина которых составляет минимум 270 мм.

Светопрозрачные элементы

Учитывая, что через окна в ночное время происходит значительная потеря тепла, необходимо использовать только энергосберегающие виды окон. Стекла, которыми оснащены элементы, служат в качестве солнечных аккумуляторов. Они накапливают энергию солнца на протяжении дня и сводят к минимуму теплопотери ночью.

Сами по себе энергосберегающие оконные конструкции имеют тройное остекление. Внутри пространство их заполняется аргоном или криптоном. Значение коэффициента теплоотдачи составляет 0,75 Вт/м2*К.

Герметичность

Показатель герметичности при строительстве пассивного дома должен быть существенно выше, чем у обычной конструкции. Воздухонепроницаемость достигается за счет обработки всех стыков между элементами конструкции. Это касается и оконных, дверных проемов. Зачастую для такой цели используется герметик гермабутил.

Вентиляционная система

Система для вентиляции в конструкции обычного дома предполагает потери тепла до 50%. Пассивный дом, технологии которого направлены на уменьшение теплопотерь, требует иного подхода. Вентиляция сооружается по рекуперационному типу. Важен в этом вопросе показатель рекуперации, допускаются лишь значение 75% и больше.

Суть подобной вентиляционной системы проста. Количество поступающего воздуха в помещение, а также уровень его влажности регулирует сама система. Свежий воздух, попадая в систему, нагревается благодаря теплому воздуху, которой выходит из помещений. Это позволяет сэкономить энергию для обогрева свежих воздушных масс, поскольку тепло передается ещё холодному воздуху от нагретого в помещении.

Справка: Все вышеописанные системы могут использоваться как энергосберегающие технологии для частного дома по отдельности.

Технология строительства

При желании построить пассивный дом своими руками придётся уделить этому немало времени. Важно при строительстве понимать суть, которую включают в себя энергосберегающие технологии для частного дома. Вариантов использования материалов для строительства и теплоизоляции достаточно много.

Прежде, чем начинать строить пассивный дом самостоятельно, рекомендуется заказать проект такого дома у профессионалов. Они смогут рассчитать все нюансы конструкции и указать необходимые материалы, которые подойдут конкретно для выбранного участка земли.

Если есть желание построить пассивный дом, технологии в его строительстве используются следующие:

  • теплые стены;
  • теплый пол;
  • утепление фундамента;
  • гидроизоляция крыши;
  • использование СИП панелей для стен, пола и крыши.

Можно воспользоваться следующим алгоритмом действий:

  • после того, как был сделан проект пассивного дома, приступают к непосредственно монтажным работам;
  • изначально сооружают фундамент и проводят его утепление. Материалы для этого подбираются индивидуально. Хорошим вариантом для утепления фундамента является пеностекло. Проводится сетка для системы жидкого тёплого пола. После этого приступают к сборке каркаса дома;
  • приступают к сооружению крыши. Для утепления и гидроизоляции при укладке кровельного покрытия монтируют к каркасу утеплительный материал и гидроизоляционную пленку;
  • проводят полную гидроизоляцию стен и пола;
  • приступают к отделке фасада;
  • устанавливают окна и двери;
  • завершающим этапом строительства является финишная отделка фасадной части дома.

Преимущества и недостатки

Из преимуществ, которыми характеризуется пассивный дом, выделяют:

  • главное и основное преимущество — это минимальный расход электроэнергии в процессе эксплуатации;
  • воздух, который поступает в свой дом через вентиляционную систему, всегда чистый. В нем нет пыли, пыльцы и различных вредных веществ;
  • дома не подвергаются усадке, что позволяет заниматься отделочными работами сразу после возведения сооружения;
  • в строительстве используются экологически чистые материалы;
  • в обслуживании пассивный дом неприхотлив, например, при необходимости провести ремонт, объемную работу проводить не потребуется;
  • длительность срока использования составляет 100 лет;
  • возможность возведения в различных и вариациях архитектурных решений;
  • пассивный дом подвергается перепланировке в любое время, поскольку в нём практически полностью отсутствуют внутренние несущие стены.

Из недостатков отмечают такие:

  • постоянство температуры. Во всём доме температурный режим одинаков, т.е. как в спальне, так и в ванной комнате температура одна и та же. В некоторых случаях это доставляет дискомфорт, поскольку для спальни хочется более прохладного микроклимата, а для ванной комнаты больше тепла;
  • нет возможности пользоваться радиаторами, поскольку их попросту нет. Сушить белье или погреться после долгой прогулки возле радиатора не получится;
  • зачастую владельцы пассивных домов сталкиваются с проблемой чрезмерной сухости воздуха. Данная проблема появляется из-за частого открывания входной двери на протяжении дня, в особенности в зимний период;
  • открыть окно и проветрить помещение ночное время суток в пассивном доме также не представляется возможным.

Производители

Из производителей пассивных домов выделяют следующие:

  • Бауен Хаус. Название домостроительного комбината, который строит пассивные дома в России. Предоставляют услуги по проектированию домов. Комбинат предоставляет возможность построить пассивный дом по различным технологиям, например, каркасный, канадской, Passive Heat или купольный энергосберегающий дом, цены на них варьируют в пределах 250-270 у.е. за 1м2.
  • Медный всадник. Строим энергосберегающие дома и не только. Фирма предоставляет как готовые проекты, так и делает их по индивидуальному заказу. Дополнительно предоставляют услугу дизайна интерьера и ландшафта, и помогают при выборе участка для строительства дома. Есть возможность оформить кредит на строительство. В портфолио компании можно увидеть лучше энергосберегающие дома.

Советы и лайфхаки

Для тех, кто хочет построить пассивный дом, пригодятся следующие советы:

  • чтобы обеспечить дому максимальный срок эксплуатации важно правильно осуществлять уход и придерживаться некоторых правил. Необходимо сохранять температурный режим на одном уровне, настраивая правильно систему отопления;
  • нельзя допускать повреждения герметичного слоя дома, например, саморезами или дюбелями и прочими с элементами;
  • не рекомендуется использовать электроприборы для нагрева температуры помещения длительное время.

Полезное видео

Рекомендуется просмотреть для лучшего понимания того, что собой представляют энергосберегающие дома, видео, в котором описаны все особенности подобных конструкций.

Пассивный дом и технологии которые в них применяются отличаются крайне низким потреблением электроэнергии и частичным или полным отсутствием отопительной системы — чрезвычайно эффективное, набирающее популярность строительное решение. Экономия на электричестве и отоплении — очень большой плюс в сегодняшних условиях дорожающих энергоресурсов на отечественном рынке.

Пассивный дом — термин, использующийся для обозначения максимально эффективной конструкции с чрезвычайно малым уровнем энергопотребления.

Удельная единица энергии для такого пассивного дома составляет около 10% на каждую единицу объёма. В развитых странах установлены стандарты малого потребления энергии для отопления современного дома — это ≤15 кВт на каждый квадратный метр за период в календарный год.

При этом общий расход первичной энергии не должен превышать ≤120 кВт на м2 в год. Достижение такого уровня потребления говорит о высокой эффективности энергосберегающих технологий в вашем доме.

Технологии, применяемые в пассивном доме

Пять основных элементов пассивного дома от которых зависит его эффективность:

  • теплоизоляция
  • отсутствие «тепловых мостиков»
  • эффективные окна с применением энергосберегающих технологий и сертификацией для использования в пассивном доме (тройные стеклопакеты, использование аргона, напыление для отражения тепла, GENEO PHZ технология)
  • герметичность конструкции
  • механическая система вентиляции с высокоэффективной рекуперацией тепла

При грамотном подходе к реализации вышеописанных принципов и правильном использовании основных элементов, указанных выше, вы легко и без проблем достигнете нужного вам уровня энергопотребления.

Разделим нашу тему для удобства по энергоресурсам и технологиям для большей понятности и наглядности.

Пассивный дом и электроснабжение

Использование альтернативного снабжения электрической энергией или полная автономность от муниципальной электросети — основной внешний признак технологий пассивного дома. Этому способствуют ряд современных технологий направленных как на экономию потребления электричества, так и на частичную или полную автономность от внешних источников энергии.

Очевидно, что в любом доме или квартире можно снизить потребление электричества за счёт оптимизации этого потребления.

Основные меры:

  • замена старой бытовой техники и ламп освещения на приборы, относящиеся к классам энергосбережения с пониженным потреблением электроэнергии. Это А, A++ или A+++ класс энергоэффективности
  • обеспечение работы бытовой техники в экономном автоматическом режиме. Например используется настройка таймера для холодильника или стиральной машинки на работу ночью. Это значительно сократит ваши затраты

Радикальное решение проблемы со счетами на электричество — использование альтернативных источников электроэнергии, таких как солнечные панели и ветрогенераторы.

Солнечные панели

Они на современном рынке представлены в трёх основных разновидностях:

  • монокристаллические модули, имеющие несколько фотоэлектрических преобразователей (ФЭП). Основной материал такого модуля – это чистый полупроводниковый кремний. Такой модуль легко определить по характерному тёмно-синему или чёрному цвету рабочих ячеек, и достаточно высокой рыночной стоимости
  • поликристаллические панели, изготовленные из более дешёвых поликристаллов кремния. При изготовлении посредством расплавления у таких кристаллов образуется зернистая граница, что несколько снижает эффективность панели
  • тонкоплёночные панели – это, пожалуй, самый бюджетный вариант для частного дома. Отличаются не только приятной для покупателя ценой, но и достаточно высокой эффективностью. Работают даже при рассеянном солнечном излучении. Очевидный минус – необходимость установки высоковольтных инверторов и контролеров, которые не всегда возможно использовать с бытовыми электрическими системами малой мощности

Монтаж солнечных панелей

Принцип действия любого солнечного модуля или панели заключается в генерации электричества. Этот процесс осуществляется под воздействием солнечного света в полупроводниковых материалах. Каждый из ФЭП состоит из двух слоёв с разной проводимостью, на границе которых образуется зона перехода положительных зарядов.

Достоинства:

  • средняя эффективность устройства до 24% (у поликристаллических моделей она ниже, до 12%)
  • обеспечение автономности систем жизнеобеспечения
  • экологическая безопасность
  • возможность использования практически во всех регионах (даже в туманном климате удаётся получить энергию с помощью тонкоплёночных моделей)

Ветровые генераторы

Ещё один альтернативный способ получения электричества для бытовых (и не только!) нужд. На рынке встречаются чаще всего два вида таких устройств:

  • роторные модели, имеющие ось вращения, размещённую вертикально
  • крыльчатые модели, у которых лопасти вращаются в горизонтальной плоскости

Наиболее распространён последний тип, так как он отличается простотой в эксплуатации и высокой надежностью. Например, такой механизм самостоятельно ловит поток ветра, проворачиваясь в нужном направлении.

Ветровые генераторы

Достоинства крыльчатых моделей в более полном использовании энергии ветра за счет своей конструкции.

Работа механизма ветрогенератора достаточна проста:

  • ветер воздействует на лопасти, вызывая их вращение
  • трансмиссия передаёт это вращение ротору генератора
  • от генератора ток поступает в аккумуляторы, а затем через инверторы, преобразующие напряжение из 24 в 220 вольт, в домашнюю или промышленную электросеть

Достоинства:

  • безопасность для экологии
  • обеспечение автономности дома и независимости его от общественных электросетей
  • возможность использования в большинстве климатических зон (при скорости воздушных потоков 8 метров в секунду вырабатывается в зависимости от модели ветряка 1-2 киловатта)
  • возможность получать дополнительную прибыль через продажу государству «лишних» киловатт (так называемый зелёный тариф)

В данный момент стоимость применения данных решений для автономной генерации электричества уже вышла на доступный уровень. Поэтому мы рекомендуем данные устройства для приобретения и применения.

Пассивный дом и теплоизоляция

Теплоизоляция пассивного дома имеет, без всякого преувеличения, важнейшее значение. Ведь, сколько альтернативной энергии не получали бы хозяева, её эффективное использование во многом определяется потерями тепла жилым строением (или их отсутствием).

Наиболее эффективные решения в этой сфере — это:

  • снижение потерь тепла через стены или устранение «тепловых мостиков» (применение изолирующих материалов с низкой проводимостью: минеральной ваты, пенопласта, пенополиуретана и других)
  • инновационный метод — это установка вакуумных панелей (ВИП) или полупрозрачных изоляционных оболочек небольшой толщины (солнечные тепло проникает внутрь конструкции, не отражаясь от поверхности плёнки)
  • правильная стыковка кровли и стен с использованием изоляционных материалов. Утепление потолков путём изолирования от потерь тепла чердачного пространства

Металлопластиковые окна

Важнейшую роль играет установка современных энергосберегающих окон. Готовые решения доказавшие свою эффективность предлагает Rehau. Этот знаменитый бренд металлопластиковых окон и других конструкций, находящийся на мировых рынках более 60 лет, предлагает много решений для реализации технологии пассивного дома в полном объеме.

Для применения в пассивном доме мы рекомендуем использовать профиль Rehau GENEO PHZ, который хорошо себя зарекомендовал. Этот профиль успешно прошел сертификацию для применения в пассивных домах.

Профиль Rehau GENEO PHZ — отличное решение, благодаря отсутствию проводников холода внутри конструкции профиля за счет удаления из него металлического армирования, шести воздушных камер, трех контуров уплотнения и возможности установки специальных стеклопакетов большой ширины (53 мм), что положительным образом скажется не только на энергоэффективности, но и на тишине внутри дома.

Пассивный дом и отопление

Отопление дома, относящегося к пассивным строениям, должно быть грамотным и более эффективным в использовании ресурсов, чем в обычных домах.

В идеале современное жилое строение вообще не требует расходов на отопительную систему а действует по принципу «пассивного отопления» — тепло поступает от работающей бытовой техники и людей, а сохраняется за счёт вентиляционной системы с рекуператорами и правильного утепления.

К сожалению, в регионах с континентальным климатом полностью отказаться от традиционного отопления в данный момент не удастся. В таких случаях хозяевам стоит применить экономные и в тоже время эффективные отопительные системы.

Пиролизные котлы длительного горения

Самые современные — это отопительные котлы пиролизного типа с использованием пеллет в качестве топлива, оснащённые автоматическим блоком управления и шнеком-дозатором. Системы автоматизации отопления обеспечивают необходимую автономность и самостоятельно будут подавать топливо из бункера и осуществлять своевременную регуляцию скорости горения.

Горение одной закладки топлива в таких устройствах может длиться до 24 часов благодаря медленному тлению, обеспечиваемому автоматической регуляцией притока воздуха, и дополнительному сгоранию выделившихся газов. Модели без автоматики не нуждаются в электричестве, так как воздух подаётся в них за счёт естественной тяги.

Котел длительного горения

Достоинства:

  • возможность сэкономить на приобретении топливного сырья (применение пеллет дешевле дров и угля)
  • безопасность для экологии (у пиролизных моделей сгорает буквально всё топливо, включая вредные вещества, выделившиеся при горении)
  • возможность автоматизировать процесс топки

Тепловые насосы

Полная замена или существенное подспорье для отопительной системы в зависимости от ряда факторов.

В зависимости от источника тепла, с которым работает тепловой насос, различают следующие модели:

  • воздушные — аккумулируют тепло из уличного воздуха и доставляют его в дом
  • грунтовые — берут тепловую энергию от естественного тепла земли
  • водные (эта среда имеет в водоёмах постоянную плюсовую температуру даже при сильных морозах)

Принцип работы основан на «эксплуатации» естественных низкопотенциальных источников тепла, а сердцем агрегата является испаритель (аналогичный тому, что используется в холодильниках) и компрессор.

Тепло поступает по внешнему контуру, разогревая хладагент. Затем он в газообразном состоянии проникает в компрессор, где происходит сжимание хладагента и повышение его температуры. После чего тепло отбирается через конденсатор и передаётся теплоносителю внутреннего контура. Затем хладагент остывает, попадает в испаритель, и весь процесс повторяется сначала.

Достоинства:

  • экологическая безопасность
  • использование возобновляемых источников тепловой энергии
  • возможность снизить потребление традиционных видов топлива
  • возможность использовать как для отопления, так и для охлаждения помещений в летний период (относится в большей степени к водным и грунтовым моделям)

Солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы позволяют обеспечить жилой дом горячей водой для бытовых нужд, а также с их помощью можно эффективно поддерживать тепло в отопительной системе (наиболее эффективно в межсезонье). Солнечное тепло аккумулируется абсорбером (специальным элементом устройства) и передаётся носителю тепла, чаще воде.

Коллектор вакуумного типа

Различают следующие разновидности таких устройств:

  • плоские, имеющие форму пластины или панели. Такая пластина поглощает тепло и передаёт его теплоносителю, который циркулирует через коллектор
  • вакуумные или трубчатые модели, состоящие из множества трубок, изолированных вакуумом (он находится между внешней и внутренней трубкой). Теплоноситель перемещается по внутренним трубкам. Эффективность таких моделей в среднем в 2,5 раза выше, чем у пластинчатых устройств.

Достоинства:

  • позволяет нагревать теплоноситель фактически в любой климатической зоне, где есть много солнечных дней
  • устройство безопасно для экологии
  • позволяет обеспечить автономность жилого строения и поставку тёплой воды

Пассивный дом и водоснабжение

Водоснабжение пассивных домов отличается, прежде всего, тем, что постоянное наличие горячей воды обеспечивается за счёт альтернативных источников тепла, которое поступает, например, через тепловые насосы.

Как известно, в обычном загородном доме электрическая энергия расходуется, в том числе, и на обеспечение семьи горячей водой, используемой в бытовых и хозяйственных нуждах. Тратится до 30 киловатт на каждый кубический метр воды, который приходится оплачивать из семейного бюджета. Дом, сохраняющий энергию, лишён этого недостатка — и это одно из основных его преимуществ.

Кроме того в конструкцию дома внедряется артезианская скважина, абиссинский колодец или система сбора дождевой воды которые значительно уменьшает вашу зависимость от сторонних источников водоснабжения.

Пассивный дом и освещение

Система освещения также монтируется с учётом требований к экономному потреблению. Используется ряд технических и архитекторских решений таких, как:

  • обустройство световых колодцев — настоящих систем освещения дома солнечными лучами. Самый простой пример такого колодца – это отверстие в потолочном перекрытии, позволяющее передать естественный свет в помещение с минимальными потерями. Свет проникает в помещение на протяжении всего светового дня, что приводит к снижению потребления электричества. Такие колодцы особенно эффективны в ванных комнатах и туалетах (днём хозяевам не нужно включать электрические лампы)
  • установка светодиодных осветительных приборов или филаментных ламп, позволяющих существенно снизить расход электричества. Такой прибор способен сэкономить до 85% электрической энергии, расходуемой традиционными лампами, и до 50% от потребления люминесцентными осветительными устройствами экономного типа

Помимо ощутимой экономности, лампы на диодах обладают и другими весомыми достоинствами:

  • они практически не нагреваются (энергия расходуется на производство света, а не тепла)
  • обладают световым потоком с качественными характеристиками (от 100 люмен на каждый потреблённый ватт)
  • отличаются продолжительным сроком эксплуатации (в среднем 50 000 часов)

Установка индукционных осветительных приборов, представляющих собой новый тип люминесцентных ламп.

Свечение люминофорного покрытия в таких приборах осуществляется за счёт электромагнитной индукции (электродов для розжига в приборах нет).

Достоинства:

  • поразительные показатели долговечности у качественных моделей (до 100 000 часов), что было достигнуто посредством исключения из конструкции электродов
  • высокая энергетическая эффективность (в среднем 60-90 люмен на каждый потреблённый ватт)
  • экономия на потреблении в среднем от 35 до 60%

Пассивный дом и вентиляция

Вентиляционные системы пассивных домов позволяют поддерживать микроклимат в помещениях, естественный уровень кислорода, углекислого газа и влажность комнатного воздуха. Но главное их достоинство — это умение сберегать тепловую энергию.

Такие системы оснащены рекуператорами (теплообменниками), способными отбирать тепло из вентилируемого воздуха и возвращать его в дом.

Принцип работы этого механического устройства прост, но эффективен:

  • отработанные воздушные массы из кухонь, ванных комнат и туалетов проходят через рекуператор, отдавая тепло верхней и нижней пластине устройства
  • в это же время по соседним каналам теплообменного узла в дом проникает свежий уличный воздух, который поглощает тепло и перемещает его в жилые помещения

Система вентиляции, устроенная таким образом, способна на 87% сократить температурные потери в доме. У хозяев отпадает необходимость открывать форточки для проветривания, что исключает неконтролируемые потери тепла. И при этом достигается главная цель — в помещениях сохраняется здоровый микроклимат. Воздух всегда свеж и прогрет до комфортных температур. А коэффициент полезного действия системы составляет в среднем 75-95%, что достигается не только установкой теплообменников, но и монтажом экономных электрических вентиляторов (они потребляют энергии меньше, чем экономится тепла в системе).

Особенности архитектуры пассивного дома

Пассивный дом проектируются с таким расчётом, чтобы архитектурные решения помогали сберегать и экономить энергетические ресурсы. Качественный пассивный дом способен аккумулировать и сохранять тепло зимой и прохладу в летнюю жару без применения специальных высокоэнергетических приборов. Для этого архитекторами применяются следующие приёмы:

  • здание рационально ориентируется согласно сторонам света (жилые комнаты и остекление обращаются на юг)
  • комнаты строятся «неглубокими» — их размеры и правильное расположение окон позволяет солнечному свету беспрепятственно достичь всех точек комнаты и прогреть её
  • здание планируется в компактном исполнении для оптимального распределения естественного света и упрощения его отопления
  • в местах, куда проникает в зимние периоды солнечный свет, обустраиваются массивные конструкции, способные удержать тепло
  • с северной стороны обеспечивается надёжная защита от холода (здесь размещают вспомогательные помещения не требующие постоянного обогрева, а на улице обустраивают сад или используют прикрытие дома от ветров нежилым зданием)
  • исключается чрезмерное обилие окон (идеальное соотношение площади остекления и площади пола составляет 1 к 8, или 1 к 5 – примерно 2,5-4 квадратных метра окон на 20 квадратных метров пола)
  • окна проектируются без форточек, так как вентиляция осуществляется через систему с рекуператорами

Классификация энергоэффективных домов

Жилые строения с повышенной энергетической эффективностью делятся на несколько типов. Такие дома бывают:

Пассивный дом

Отличающийся крайне низким расходом и потреблением энергии – не более 30%. Такое строение превосходно изолировано (исключены все мостики холода), а толщина утепления его стен составляет тридцать сантиметров. Имеется вентиляция механического типа и дополнительные источники тепла (например, коллекторы). Обеспечено независимое энергетическое снабжение (тепловые насосы, гелиопанели, ветровые генераторы).

Характеристик потребления энергии:

Удельный расход тепловой энергии на отопление ≤ 15 кВт⋅ч/ м2 в год
Общий расход первичной энергии ≤ 120 кВт⋅ч/ м2 в год

Здание с ультранизким потреблением

Характеристик потребления энергии:

Удельный расход тепловой энергии на отопление ≤ 16-35 кВт⋅ч/ м2 в год
Общий расход первичной энергии ≤ 180 кВт⋅ч/ м2 в год

Здание с низким потреблением

Характеристик потребления энергии:

Удельный расход тепловой энергии на отопление ≤ 36-60 кВт⋅ч/ м2 в год
Общий расход первичной энергии ≤ 220 кВт⋅ч/ м2 в год

Дом с пониженным потреблением

Энергоэффективными, то есть, обладающими сниженным до 70% расходом энергии (по сравнению со стандартным строением). Толщина изоляции стен такого дома не меньше пятнадцати сантиметров. Также он обустроен вентиляцией механического типа, а хозяева используют возобновляемые энергетические источники для отопления, подогрева воды и производства электричества.

Удельный расход тепловой энергии на отопление ≤ 61-100 кВт⋅ч/ м2 в год
Общий расход первичной энергии ≤ 300 кВт⋅ч/ м2 в год

Дом с нулевым расходом энергии

С нулевым расходом энергии — это настоящие строения будущего, в которых нет электрических приборов, потребляющих ток из электросети. А в некоторых экспериментальных зданиях энергия вырабатывается самим зданием, а затем продаётся в общественные сети. Толщина стен у такого строения достигает сорока сантиметров, используется механическая вентиляция, солнечные коллекторы и специальные баки для хранения тёплой воды (аккумуляторы).

Плюсы реализации пассивного дома для его жителей

У такого проекта существует несколько очевидных достоинств:

  • затраты на постройку выше, чем у обычных строений в среднем на 20%, но его окупаемость происходит за пять-семь лет, после чего хозяева получают прибыль за счёт экономии на коммунальных платежах
  • отопление расходует в среднем 44 киловатта на квадратный метр площади здания (у стандартного строения 144 кВт)
  • потребление электричества снижается в среднем на 48-50% (приблизительно до 15 000 кВт в год)
  • комплексные конструкционные и технические решения позволяют создать экологически безопасный и уютный дом

Очевидно, что у таких строительных технологий большое будущее. Уже в наши дни экономный тип зданий станет обязательным стандартом, как это наблюдается с 2015 года в Европе.

С ростом цен на энергоносители и уменьшением запасов ископаемого топлива очень остро встал вопрос энергосбережения. Одним из основных векторов развития энергосберегающих технологий является энергосбережение в строительстве.

Проект пассивного дома со схемой размещения всех коммуникаций

Применение новых подходов к проектированию зданий и сооружений, использование современных строительных материалов и современных устройств учёта энергоресурсов позволило значительно снизить затраты энергии и энергетические потери зданий.

Кроме того, энергосберегающие технологии должны быть доступны, экологичны, не влиять на привычный уклад жизни и быть безопасными для жизнедеятельности человека.

Что такое пассивный энергоэффективный дом

Пассивный энергоэффективный дом – это здание с малым потреблением энергии (на отопление и бытовые нужды). В идеале, пассивный дом вообще не должен нуждаться в отоплении обычными способами. Пассивный дом позволяет снизить расход энергии в десятки раз. Такая эффективность достигается применением новых технологий, увеличивающих теплоизоляцию здания.

Речь идёт не только о новых строительных материалах, но и о новом подходе к проектированию сооружений. Размеры дома стараются снизить, убрать все утечки тепла и использовать нетрадиционные источники энергии для поддержания оптимальной температуры внутри здания (например, использовать энергию солнца для подогрева воды).

Технологии пассивного дома особенно эффективны в общественных зданиях, где приток тепла идет от большого количества посетителей, что способствует снижении энергетических затрат.
А в Киеве в 2012 году от слов перешли к делу, и построили такой пассивный энергосберегающий дом.

Термин пассивный дом часто располагают рядом с энергонезависимым домом и домом энергия плюс. Это означает, что наряду с идеальными теплоизоляционными материалами и технологиями, применяются инженерные решения, позволяющие вовсе отказаться от потребления внешней энергии, а в некоторых случаях ещё и вырабатывать сверх требуемых норм.

Для этого пассивные дома оборудуют блоками солнечных батарей, совмещённых с аккумулирующими устройствами.

В тех климатических зонах, где это возможно, на помощь солнцу приходят ветряки. В некоторых зонах, где близко к поверхности земли находятся термальные воды, можно использовать их энергию – распространено на Камчатке, некоторых районах Байкала, в Тюменской области Уральского региона.

Схема для монтажа солнечных батарей

Дом, который остаётся комфортным для проживания без дополнительного отопления, а также не использует электроэнергию и прочие ресурсы для собственных потребностей можно назвать энергонезависимым. А если получаемой энергии хватает ещё и на другие нужды – то это будет дом энергия плюс.

Технологии строительства энергосберегающего дома

При строительстве пассивного дома применяют как традиционные материалы (дерево, кирпич), так и нетрадиционные строительные блоки из вторичного сырья. И конечно, большое количество домов строится из современных материалов с малой теплопроводностью.

Пример инновационных стройматериалов, которые эффективно сберегают тепло и могут с большим успехом использоваться для строительства пассивного энергосберегающего дома

Тепло из строения выходит через ограждающие конструкции – стены, пол, крышу и окна. При строительстве пассивного дома используется несколько слоев теплоизоляции. Она препятствует проникновению холода из внешней среды и потерям тепла из самого здания. При строительстве утепляются все ограждающие конструкции, что снижает потери тепла в 10-20 раз.

В отличие от традиционной вентиляции зданий, в пассивном доме весь воздух проходит через систему рекуперации. Это позволяет забрать отработанное тепло и вернуть его обратно в помещения, а не выпускать наружу.

Схема устройства теплоизоляции и вентиляции частного энергоэффективного дома

Большое внимание уделяется окнам. При строительстве применяются 2-3 камерные стеклопакеты, а стыки между окнами и стеной тщательно герметизируют и утепляют. Зачастую используются различные размеры окон, зависящие от стороны света (самые большие окна выходят на юг).

Ориентация энергосберегающего дома на участке

Для строительства пассивного дома выбирается подходящее место. В идеале нужно выбрать такой участок, который будет максимально, насколько это возможно защищён от воздействия неблагоприятных внешних факторов. Но при этом должен иметь максимальное освещение солнечным светом.

Если участок выбирать не приходится, тогда нужно правильно расположить здание на имеющейся земле. В данном случае необходимо учесть множество факторов. Строение должно быть максимально ориентировано на юг. Свет солнца не должны загораживать соседские постройки, заборы, насаждения. Это необходимо, чтобы в любое время года – зимой и летом – солнечные лучи максимально попадали в дом и нагревали внутреннее пространство.

Правильное расположение дома по сторонам света

Прежде чем строить дом, необходимо получить в местном отделении гидрометцентра информацию о розе ветров. Это позволит определить самое ветряное направление и принять меры по защите здания. Это может быть высаженное зелёное заграждение, поставленный забор, соседский дом или любое другое эффективное решение. Барьерная защита дома от ветра исключит выдувание тепла из здания, уменьшит теплопотери.

Форма пассивного дома

Очертанию здания и экстерьеру в целом предъявляется не меньше требований, чем к выбору участка, где будет расположено строение. Любой дом теряет тепло через ограждающие поверхности, чем больше их площадь – тем сложнее прекратить этот процесс. К ограждающим поверхностям относятся все наружные конструкции: стены, пол, крыша, окна, двери.

Поэтому все проекты пассивных домов рассчитываются таким образом, чтобы при сохранении максимально полезного внутреннего объёма, площадь наружных поверхностей была минимальной.

Один из вариантов формы конструкции пассивного дома

Отсюда все проекты пассивных домов делают очень компактными, без лишней вычурности и роскоши в экстерьере. Здесь недопустимы одноэтажные здания с большим пятном застройки, излишние архитектурные решения в виде эркеров и балконов. Также проекты лишают внутренних углов и сложной геометрии вообще. Чаще всего такие дома оснащаются односкатной крышей, что позволяет экономить на строительных материалах, упрощать конструкцию кровли, удалять мостики холода, а также обеспечивает максимальную инсоляцию внутренних помещений.

Размещение окон, их размер и количество также строго регламентируется. Окна в пассивном доме являются как способом потери тепла, так и способом его аккумулировать. Конечно, сами окна не могут накапливать энергию, зато они пропускают солнечный свет, который освещает и обогревает внутренние помещения, а при должном обустройстве внутренних перегородок, ещё и аккумулируется.

Таблица теплопотерь через окна

Окна в энергосберегающем доме располагаются по следующему принципу:

  • Максимальное количество окон (до 70-80%) на южном фасаде здания. Количество и размер подбирается таким образом, чтобы солнечные лучи в любое время года (зима и лето) проникали максимально глубоко в помещение, в идеале – доставали дальнюю стенку, нагревая её;
  • Восточная (20-30%) и западная (0-10%) сторона оснащается окнами в меньшей степени. Они почти не способствуют получению энергии, а больше нужны для естественного освещения. С ветряной стороны количество окон должно стремиться к нулю;
  • Северный фасад здания делается глухим. Солнца с той стороны практически не бывает, поэтому окно будет выполнять только функцию теплоотдачи.

Пассивный дом предполагает использование только специальных окон – энергосберегающих. Такие окна оснащены двух- и трёхкамерными стеклопакетами. Также отдельное внимание уделяется их установке.

Места стыков тщательно обрабатывают, герметизируют и утепляют, что позволяет предотвратить лишние потери тепла.

На этом видео можете посмотреть пример оборудования полностью независимого от внешних систем электроэнергии пассивного дома.

Внутренняя планировка пассивного дома

Также будет отличаться от планировки обыкновенного коттеджа. Проектировщики энергосберегающих зданий ставят во главу правила фэн-шуй. И даже неудобство потребителей (хотя этот фактор полностью учтен), а принципы сохранения тепла и энергии, и больше того – их аккумуляции.

Для этого все помещения в доме должны быть разделены на две части – жилую, к которой будут относиться спальные комнаты, гостевые, гостиная, детские. И буферную – это те помещения, которые делают жизнь комфортнее: кухня, санузлы, кладовые и подсобные помещения, гардеробные, холл, прихожая.

Идеальной планировкой будет считаться такое расположение этих помещений, которое обеспечит нахождение жилой зоны в юго-восточной части здания, а для всех остальных помещений оставит северную и западную части дома. Чем менее значительным будет помещение, тем ближе к северной стене оно может располагаться.

Схема устройства вентиляции пассивного дома

Кроме этого, отличительной чертой планировки помещений в пассивном доме можно назвать небольшую общую площадь каждой комнаты. Играет роль не конкретные размеры, а удаленность помещения от окна вглубь дома. Чем дальше от окна будет располагаться противоположная стена, тем сложнее будет прогреть помещение естественным солнечным светом, а также аккумулировать излишки энергии.

Согласно расчётам, идеальной формой пассивного дома признана полусфера, стоящая срезом на земле. На практике создать такую конструкцию крайне сложно, поэтому энергосберегающие дома пытаются создать более привычной формы. Но при сохранении классических форм и знакомых очертаний интерьера, необходимо обеспечить проникновение солнечных лучей как можно глубже внутрь дома.

Используемые строительные материалы

Для строительства пассивного дома могут применяться самые различные материалы. Здесь и дерево, и кирпич, и газобетон.

Большое внимание уделяется не самим конструкционным материалам, а различным утеплителям и изоляторам. Именно от качества последних будет зависеть успех всего мероприятия.

Дом необходимо не только утеплить, чтобы удержать внутри накопленное тепло, но и герметизировать. Именно с этим пунктом чаще всего и возникают проблемы.

Самыми уязвимыми местами считаются стыки конструкций: углы, места примыкания стен к полу, стен к потолку, оконные и дверные проемы. Им стоит уделять более пристальное внимание.

Утеплять нужно не только изнутри. Качественного утепления требует и наружные части здания. Речь идёт о стенах, кровле и фундаменте. Причем об утеплении последнего необходимо задумываться ещё на этапе закладки здания, сразу после завершения земляных работ.

На втором месте стоит качество самого утеплителя. Его количество необходимо выбирать в зависимости от конкретного региона, где строится дом, исходя из климатических особенностей.

Количество утеплителя для дома в Сочи и в Северобайкальске будет абсолютно разным. Кроме элементарной толщины, необходимо смотреть на такие качества, как теплопроводность, паронепроницаемость и теплоотражающие свойства.

Утеплитель должен быть уложен качественно. Недопустимы расстояния между плитами утеплителя, разрывы и прорехи. Идеальным считается глухая монолитная укладка, чего очень трудно добиться на практике. Лучшие показатели в этом плане остаются у эковаты – современного жидкого утеплителя, созданного на основе переработанной бумаги. Она наносится на подготовленную поверхность методом распыления.

Для внутренней отделки здания лучше использовать натуральные материалы, способные притягивать солнечную энергию и аккумулировать её. Для этого можно использовать полнотелый кирпич или полнотелые бетонные блоки.

Из них должны быть выложены внутренние перегородки. От классического гипсокартона лучше отказаться, так как он не обладает аккумулирующими свойствами.

Стены из полнотелого кирпича или бетона, отделанные глиняной штукатуркой, позволят не только накопить энергию солнечных лучей, полученную за день, но ещё и постепенно отдавать её обратно дому. Тёмный цвет стен, расположенных напротив окон, позволит сделать эту процедуру более эффективной. Для отделки фасада здания также рекомендуется выбирать более тёмные оттенки, чтобы притягивать солнечную энергию.

Сложности при проектировании и строительстве

При проектировании и строительстве пассивного дома не удается избежать трудностей, влияющих на итоговый результат. К ним можно отнести ошибки и неточности при проектировании. Низкое качество строительства (ошибки при монтаже конструкций приводящие к увеличению тепловых потерь).

Схема теплопотерь дома

Стоит отметить, что отсутствие поддержки от государства тормозит развитие этой технологии. Это относится не только к России, но и ко многим другим странам. Технология пассивного дома активно развивается в странах, известных своими экологическими и энергосберегающими программами – Финляндия, Дания и т.д.

Немецкий исследователь Вольфганг Фейст (Wolfgang Feist) из института «Institut fur Wohnen und Umwelt»и шведский профессор Бо Адамсон из «Lund University первыми предложили набирающую ныне популярность концепцию строительства энергопассивных домов.

Первый опыт
В 1990 году в Дармштате было завершено строительство первого дома, положившего начало развитию новой технологии строительства энергоэффективных зданий. Опыт оказался настолько успешным, что с целью проведения дальнейшей исследовательской работы и разработки комплекса стандартов строительства пассивного дома в 1996 году, доктором Фейстом в Дармштате был основан Институт пассивного дома (Passivhaus Institut), который стал основной платформой для развития идей пассивного дома и практическими разработками во всем мире. За 13 лет работы института в разных странах построено примерно 15 тысяч зданий, которые соответствуют определению пассивного дома. Дома с «нулевым» потреблением энергии наиболее востребованы в Германии и Австрии, где построено наибольшее количество домов этой концепции.

Термин «Энергопассивный дом» относится к строительным стандартам.
Эти стандарты могут быть выполнены с использованием различных технологий, конструкций и материалов.
Энергопассивными называются здания, которые позволяют обеспечить комфортабельные условия проживания без необходимости применения обычной системы отопления. Для этого необходимо, чтобы ежегодное потребление здания для отопления помещений не превышало 15 кВт /час в расчете на квадратный метр жилой площади за год. Потери тепла настолько малы, что подобным домам необходимо в пять раз меньше энергии, чем для отопления новых зданий, построенных по традиционным стандартам. Энергопассивные дома имеют близкое к нулю потребление внешнего тепла, т. к. для обеспечения комфортной температуры в течение отопительного сезона достаточно поступления солнечной радиации через окна, а также теплового излучения от бытовых приборов и людей. В этом состоит основная идея энергопассивного дома, помимо этого, с помощью энергосберегающих технологий стремятся привести к минимуму не только потребление тепла, но и электроэнергии для бытовых приборов. Так например, европейский проект CEPHEUS подразумевает строительство жилых зданий в котором общее внешнее годовое потребление энергии не превышает 42 кВт/ час из расчета на метр площади здания.
Этот показатель ниже, по крайней мере в 4 раза, чем соответствующие уровни потребления электроэнергии новых зданий, построенных по обычным стандартам, применяющимся в настоящее время во всей Европе.

Конструкции энергопассивных домов
Основная черта, отличающая дом с низким потреблением тепловой энергии от обычного – совершенная теплоизоляция. Стены, окна, крыши, пол стандартных домов имеют довольно большой коэффициент теплопередачи, что приводит к значительным потерям тепла, например, теплопотери обыкновенного кирпичного здания – 250-350 кВт с кв. м отапливаемой площади в год.

Свести потери энергии к минимуму позволяют следующие меры:
— мощное утепление. Для кровли и стен коэффициент теплового сопротивления должен составлять не менее R40 и R60;
— тщательная герметизация примыканий стен и крыши, фундаментов и т. д.
— герметизация проемов вокруг окон и дверей;
— установка систем вентиляции, оснащенных оборудованием для рекуперации тепла;
— ориентация окон и дверей на солнечную сторону.

Упомянутый выше коэффициент теплового сопротивления является качественной характеристикой степени теплоизоляции помещения. В общем случае он определяется как отношение разницы температур к количеству затраченной энергии для достижения этой разницы. Иными словами, он означает какое количество тепловой энергии нужно затратить в ваттах, чтобы повысить температуру внутри помещения на 1 градус в расчете на 1 квадратный метр поверхности помещения, соприкасающийся с внешней средой. К примеру, двухэтажный дом общей площадью 250 квадратных метров, имеет площадь наружных ограждающих конструкций примерно 400 квадратных метров. Если коэффициент теплового сопротивления конструкций составляет R40, то для того, чтобы поддерживать внутри помещения температуру +20оС при наружной температуре -20оС, для отопления всего дома необходимо затрачивать 1,6 кВт энергии. Необходимо добавить, что при обычных стандартах теплоизоляции для поддержания комнатной температуры в таком доме необходимо не менее 20,0 кВт. Проводившиеся исследования показали, что значительное сокращение расхода тепла появляется только при слое теплоизоляции от 15 см; желательно использовать теплоизолирующие панели толщиной 25-40 см. Технология «пассивного дома» предусматривает эффективную теплоизоляцию всех ограждающих поверхностей – не только стен, но и пола, потолка, чердака, подвала и фундамента. Традиционно считается, что монтаж теплоизоляции должен производиться предпочтительно снаружи.
В энергопассивном доме формируется несколько слоев теплоизоляции – внутренняя и внешняя. Это позволяет одновременно не выпускать тепло из дома и не впускать холод внутрь его. Также производится тщательное устранение «мостиков холода» в ограждающих конструкциях. В результате, добиваются ощутимого снижения теплопотерь. В энергопассивных домах с одного квадратного метра отапливаемой площади в год теряется энергии практически в 20 раз ниже, чем в обычных зданиях.
При желании можно добиться и больших результатов. Большое значение имеет теплоизоляция проемов окон и дверей. Для эффективного действия технологии пассивного дома используются современные двух- или трехкамерные конструкции. Для повышения теплового сопротивления, внутрь стеклопакетов закачивают газы, имеющие низкую теплопроводность; особым образом обрабатываются стекла, применяется специальная конструкция примыкания окон к стенам. Иногда для дополнительной теплоизоляции на окнах устанавливают ставни, жалюзи или шторки.
В энергоэффективных зданиях используется ориентация в сторону максимума солнечного излучения, сиспользованием такого приема в помещениях остается больше тепла, чем теряется.
Для сохранения тепла в энергопассивных домах используется специальная система вентиляции с рекуперацией тепла. Это означает, что воздух выходит из дома и поступает в него не через обычный вентиляционный выход, а через подземный воздухопровод, снабженный рекуператором. Рекуператор – это теплообменник, в котором нагретый воздух непрерывно передает тепло холодному воздуху через разделяющую их стенку. Технология рекуперации применяются во многих областях промышленности и техники. Например,
в газовой турбине воздух сжимается, смешивается с топливом и, сгорая, приводит двигатель в действие. Рекуператор, направляя часть использованных газов обратно в турбину, нагревает поступающий на смешение с топливом воздух. Благодаря этому энергия, получаемая при сжигании топлива, тратится только на работу по вращению ротора двигателя, исключаются затраты на прогрев смеси «воздух-топливо» до рабочей температуры. Таким образом, рекуператор, используя часть бросовой энергии, делает работу систем более эффективной.
Системы рекуперации в качестве основного рабочего органа имеют теплообменники. Существует два типа теплообменников: с несмешиваемыеми теплоносителями и разделенными перегородкой, в которых рабочие вещества находятся в прямом взаимодействии. Помимо этого, теплообменники делят на три группы по направлению течений взаимодействующих веществ: теплообменник с параллельным током, с перекрестным током и противоточный теплообменник. Как правило, в рекуперативных системах энергопассивных домов применяются противоточные теплообменники с разделяющей перегородкой. Принципиальная схема работы вентиляции пассивного дома следующая: зимой холодный воздух входит в подземный воздухопровод, нагреваясь там за счет тепла земли, и затем поступает в рекуператор. В рекуператоре отработанный домашний воздух нагревает поступивший свежий и выбрасывается на улицу. Нагретый свежий воздух, поступающий в дом, имеет в результате температуру около 17С.
Летом горячий воздух, поступая в подземный воздухопровод, сразу охлаждается там от контакта с землей примерно до этой же температуры. Такая система позволяет в доме постоянно поддерживать комфортные условия.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *