Про нулевой или пассивный дом. Современный дом нулевого энергопотребления (Net-Zero)

Представьте, как было бы хорошо, если бы наши дома давали нам тепло и свет без постоянных затрат и без подключения к внешним источникам. Увы, нормальное функционирование любого традиционного жилья постоянно требует подключения к сети. Мало того, изрядная часть энергии просто пропадает впустую.

Гораздо привлекательнее выглядит концепция нулевого дома - жилья, не потребляющего энергию извне, но при этом о беспечивающего своих жильцов теплом и светом. Сберегаются и природа, и средства владельцев. В основе реализации нулевого дома лежит несколько важных составляющих.

Во-первых, архитектура. Нулевой дом изначально проектируется так, чтобы уменьшить потери тепла, достичь естественной вентиляции, освещенности и так далее.

Во-вторых, материалы и оборудование. Нулевой дом не топит улицу и не подсвечивает ночное небо, равно как и безлюдные коридоры. Сама его конструкция исключает ненужные теплопотери, а для освещения самые эффективные светильники включаются только там и тогда, где и когда это необходимо.

В-третьих, нулевой дом получает необходимое тепло и электричество автономно и из возобновляемых источников, обычно солнечных. Но это - только в идеальном случае.

Хотя уже сейчас нулевой дом, в принципе, можно построить, практически он останется дорогой технической диковиной, концепт-хаусом. А до практического массового перехода на нулевые дома придется подождать несколько десятилетий. Как минимум.

Впрочем, уже сейчас позаботиться об экономии энергии (и, естественно, своих денег) может владелец любого жилья. Как говорится, если нельзя все и сразу, можно частями и постепенно. Причем успешно беречь энергию могут не только сложные системы типа «умный дом», дающие, кстати, до 30% экономии при правильном проектировании и профессиональном монтаже.

1. Энергосберегающие стены

Современная отрасль производства строительных материалов предлагает массу вариантов для постройки жилых домов и общественных зданий. В связи с этим становится довольно сложно выбрать материалы для будущего дома, вдобавок к этому он должен отвечать всем запросам заказчика.

Сегодня благодаря компании «Алвикс» на рынке строительных услуг появился экологически безопасный терриконоблок, обладающий высокими физико-техническими характеристиками (морозостойкостью и долговечностью), изготовленный из горелых пород методом полусухого вибропрессования. Терриконовый блок отлично сберегает тепло в доме благодаря своей пористой структуре. Он легок по весу и технологичен в работе. И кроме того, относительно недорог.

В Приморье довольно много загородных коттеджей построены из блоков компании «Алвикс», что говорит о качестве данной продукции. Если вы хотите жить за городом в комфортном, а главное теплом коттедже, не задумывайтесь, остановите выбор на этом материале.

2. Электроснабжение

Энергосберегающие устройства для освещения

Осветительная нагрузка, по статистике, составляет около 30% от общего энергопотребления в доме. Снижение уровня потребления электроэнергии в системах освещения позволит существенно экономить на платежах за электроэнергию. Достигнуть этого можно с использованием современных энергосберегающих систем освещения.

Светильник с датчиком движения, автоматически включается только при появлении человека или автомобиля и автоматически выключается через заданное время. Сам по себе датчик движения работает и в тёмное время суток и, как правило, рекомендуется для установки в местах временного пребывания людей, например в вестибюлях, коридорах.


Звуковой патрон включает свет при подаче звука (шаги, звук открываемой двери) и выключается через 40 секунд. Это устройство рекомендуется применять для экономии электроэнергии на лестничных площадках.

Преимущества энергосберегающих и диодных ламп заключаются в малом энергопотреблении. Такие лампы не нагреваются, служат до 50 000 часов, а это несколько лет непрерывной работы, и имеют высокую световую отдачу.

Фотореле - устройство, автоматически включающее свет с наступлением темноты и выключающее на рассвете.


Для включения и выключения устройств по заданному времени используются таймеры. Зачастую таймер используется на лестничных клетках для автоматического отключения света через 5 минут после его включения.

Существуют специальные таймеры для санузлов, которые включают вентилятор через 30 секунд после включения освещения и выключают через 5 мин. после выключения света.

Солнечные модули

Многие не знают, что Альберт Эйнштейн в свое время получил Нобелевскую премию не за создание теории относительности, а именно за открытие явления фотоэффекта - возникновения электрического тока в неоднородных полупроводниках при падении на них солнечного света.

Именно благодаря фотоэффекту работают солнечные фотоэлектрические установки (СФЭУ), так называемые солнечные батареи, преобразующие свет в электричество.

Поскольку лучше всего фотоэлектрические панели действуют, установленные перпендикулярно падающим солнечным лучам, самым простым и эффективным решением будет разместить солнечные батареи на крыше дома. Идеальным вариантом является скат крыши, направленный на юг с углом наклона к горизонту, равным широте расположения дома.

Ежедневно в ясную погоду на каждый м2 поверхности Земли поступает 1000 Вт солнечной энергии. Современные модели СФЭУ, обладая КПД 15%, способны выдать 150 Вт с м2 своей поверхности. С использованием дополнительных аккумуляторов, электроснабжение «от солнца» способно частично покрыть нужды автономного потребителя.

Правильно подобранное в зависимости от климатических особенностей и потребностей в электроэнергии количество модулей гарантирует экономичность и надежность такой системы. Срок службы СФЭУ находится в диапазоне от 15 до 25 лет.

Преимущества СФЭУ:

• экологичность
• простота в обслуживании
• автономность работы
• отсутствие движущихся частей - бесшумность работы
• значительный срок службы

Автономный комплект «Пасека»

Комплектация:

• солнечная панель 120 Вт,
• инвертор 12 В,
• аккумулятор 12 В/500 Вт,
• контроллер 10 А.

Рассчитан на электропитание холодильника 70 Вт, телевизора 25 Вт, радиоприемника, энергосберегающих ламп до 35 Вт.
Цена 35 500 руб.

Система умный дом

Кардинально уменьшить энергопотребление возможно, используя современные инновационные подходы для управления инженерными системами дома и электроприборами. Квинтэссенцией такого подхода являются сегодня системы типа «Умный дом».

«Умный дом» это система электронного централизованного контроля энергопотребления дома. «Умный дом» объединяет освещение, отопление, электроснабжение и систему безопасности. Это позволяет не только полностью контролировать расход энергии, но и обеспечивать безопасное функционирование всего дома. Система организует экономное использование энергии в соответствии с заданными параметрами, а также позволяет, в случае необходимости, свести энергопотребление к минимуму, включая спящий режим.

С помощью «Умного дома» возможно самостоятельно установить необходимые температуру и влажность в любом помещении дома. При отсутствии людей, система поддерживает внутренний микроклимат дома в заданном режиме. Система контроля имеет визуальную панель управления. Имеется возможность управления умной системой дома с мобильного телефона или через интернет.

Результаты применения системы Умный дом:

• экономия электроэнергии
• поддержание комфортного микроклимата в доме
• безопасность собственного дома

3. Использование энергии солнца

Но, как ни экономь электричество (да и тепло тоже), где-то необходимо его брать. Лучше всего - в неисчерпаемом бесплатном источнике. И такой источник - Солнце.

Увы, пока что полностью солнечное энергообеспечение дома - слишком дорогое удовольствие. Самым дорогим и громоздким элементом таких систем оказываются аккумуляторы. Тем не менее энергия солнца уже сейчас может служить надежным подспорьем в любом доме.

Лучший на сегодня способ ее использования - горячее водоснабжение, когда солнце нагревает воду в специальных коллекторах, уверены специалисты компании «Энержи Сан».

Почему именно горячая вода, а не отопление? Все дело в расходах на установку и сроках окупаемости систем.

Чтобы провести в коттедж площадью 200 м2 горячую воду, достаточно поставить 2-4 солнечных коллектора, и затраты окупятся всего года за 3-4. Дальше чистая экономия на горячей воде может составить до 1000 рублей на человека в месяц.

Устройство же полноценного отпления потребует установки в 5 раз большего количества коллекторов, а срок окупаемости системы окажется не менее 10 лет. Впрочем, если найти способ использовать по делу излишки горячей воды летом и в межсезонье, срок окупаемости солнечного тополения снижается в два раза.

Перегрев коллекторов предупреждается системой сброса лишнего тепла. Избыток энергии может быть использован, например, для просушки подвала или подогрева бассейна. Практически тепловые солнечные коллекторы полностью автоматизированы и позволяют контролировать климат в помещении, экономя энергию и снижая затраты. Срок службы самого коллектора - не менее 20 лет. Коллекторы изготовлены из меди, аллюминия и нержавеющей стали - ломаться в них просто нечему.

Кстати, горячая вода от солнца доступна не только хозяевам отдельных домов.

Крыши многоэтажек прекрасно подходят для установки солнечных коллекторов. А на южной стороне дома можно разместить коллекторы на балконе или лоджии.

Вчерашние технические диковинки сегодня активно входят в жизнь приморцев.

По данным компании «Энержи Сан», в текущем году только во Владивостоке и его пригородах каждый месяц начинают работу несколько индивидуальных энергетических установок на солнечной энергии.
С учетом перспектив малоэтажной застройки городов и поселков края использование таких установок будет значительно возрастать.

4. Утепление фасада

Порой приморские зимы настолько суровы, что невольно задумываешься об утеплении коттеджа. К счастью, технологии в отделке развиваются довольно стремительно, и теперь у горожан появилась возможность утеплить свой коттедж качественно и не прибегая к большим финансовым затратам.

Во Владивостоке компания «Калита-ВЛ» предлагает к продаже уникальные фасады Nichiha, которые собираются из отдельных фиброцементных панелей. Уникальны они своим свойством долго хранить тепло, что обеспечивает отличную теплоизоляцию в доме. Путем различных опытов было доказано, что панель Nichiha оказалась морозоустойчивее кирпича в 3 раза!!!

Благодаря этому в доме сохраняется на 30% больше тепла, что позволяет сэкономить на сокращении расхода топлива и электроэнергии для отопления коттеджа. Разве не об этом вы мечтаете? К тому же панели Nichiha не просто прочнее и долговечнее кирпича, они дают возможность сделать коттедж настолько красивым, насколько вы этого хотите.

Материал, из которого они сделаны, позволяет воплотить любой дизайнерский замысел в жизнь, потому как цветовая гамма панелей Nichiha насчитывает более 500 фактур и различных цветовых решений, все они имитируют натуральные природные материалы. Так что, если вы желаете не только теплый, но и красивый загородный дом, то без панелей компании «Калита-ВЛ» вам просто не обойтись.

В статье приведена классификация зданий по их уровню энергопотребления, рассматриваются основные принципы проектирования и строительства пассивных домов.

Классификация зданий по их уровню энергопотребления

Для того чтобы понять, как различные строения отличаются между собой по их уровню энергоэффективности (или отсутствия такового), рассмотрим для начала европейскую классификацию зданий в зависимости от уровня энергопотребления во время их эксплуатации:

• Старые здания (здания построенные до 1970-х годов) —требуют для своего функционирования (отопления и охлаждения) около 300 кВт-час/м² в год. Этот стандарт, к сожалению, до сих пор отвечает и обычному зданию, которое строится в Украине.
• Новые здания (которые строились в Европе с 1970-х до 2002 года) — 150 кВтh/(м²a).
• Дома низкого потребления энергии (с 2002 года в Европе не разрешено строительство домов с большим энергопотреблением!) — 60 кВт-час/м² в год.
• Пассивный дом (принят Закон, согласно которому с 2019 года в Европе нельзя строить дома по стандартам ниже, чем пассивный дом) — 15 кВт-час/м² в год.
• Дом нулевой энергии (здание, архитектурно имеющее тот же стандарт, что и пассивный дом, но инженерно оснащенное так, чтобы потреблять исключительно только ту энергию, которую само и вырабатывает) — 0 кВт-час/м² в год.
• Дом плюс энергии (здание, которое с помощью установленного на нем инженерного оборудования: солнечных батарей, коллекторов, тепловых насосов, рекуператоров и т.п. вырабатывает больше энергии, чем само потребляет).

С 2019 года в Европе можно будет строить дома не ниже стандарта пассивного. При этом, дома нулевой или плюс энергии не отличаются от пассивного стандарта своими архитектурно-планировочными решениями и принципами строительства. В них увеличивается только объем и мощность инженерного оборудования на основе альтернативных источников энергии.

Таким образом, пассивный дом — это стандарт, к которому сейчас cтремится прогрессивное европейское сообщество. Считается, что концепция пассивного дома предлагает застройщику рациональное соотношение цены и получаемого качества в проектировании и строительстве. В зависимости от желания и финансовых возможностей заказчика, пассивный дом может потребовать увеличения затрат при строительстве от 3% до 30% по сравнению со стоимостью возведения обычного украинского дома. Но, при этом, на эксплуатационных расходах в этом доме будет экономится от 70% до 99%, что, к сожалению, у нас в Украине еще не очень актуально, так как цены на энергоносители далеки от европейских.

И все же, если только с помощью рационального проектирования можно значительно уменьшить затраты на эксплуатацию здания, то почему бы и нет?

Первое, что нужно понимать, когда речь заходит о пассивном доме: для того чтобы строить энерговыгодно средств нужно не на много (на 3-7%) больше, чем для обычного строительства. Ведь пассивный дом называется «пассивным» именно потому, что он уже за счет своей архитектуры — то есть не активно (с помощью инженерного оборудования), а пассивно (с помощью планировочного решения) — поглощает, аккумулирует и сохраняет для своих жильцов максимальное количество энергии из окружающей среды. Это достигается именно с помощью архитектурно-планировочного решения, которое основывается на обеспечении попадания внутрь здания максимального количества энергии от низкого зимнего солнца и максимально долгого ее сохранения с помощью качественной теплоизоляции, соответствующего пространственно-планировочного решения, а также почти полного отсутствия теплопотерь через вентиляцию.

Основные принципы проектирования пассивных домов

Суть пассивного дома заключается в экономии уже 80% энергии на эксплуатационных расходах только с помощью соответственного архитектурного проектирования, а также использования системы контролируемой приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией. Основные принципы проектирования пассивного дома можно разбить на следующие подразделы:

Ландшафтно-планировочные принципы

Правильная ориентация здания по сторонам света, основные принципы "правильности" описаны ниже:

Ветрозащита северной глухой стороны здания, закрытость этой стороны: зеленые насаждения, лес, другое здание и т.п.;

Открытость объема здания с юга, отсутствие затенения южного фасада.

Рис 1.Пример применения основных ландшафтно-планировочных и некоторых объемно-планировочных принципов

На рисунке 1 видно, как применены эти принципы, на примере пассивного дома под Черниговом (арх. Т.Эрнст). План дома компактный. С южной стороны выполнено полное остекление Северный фасад глухой, без окон, со стороны северного фасада внутри дома расположены буферные зоны. С севера дом защищен дерерьями, с юга- полностью открыт.

Объемно-планировочные принципы

• максимальная компактность здания. Компактность — это соотношение площади ограждающих конструкций (оболочки здания ) и всего объема здания (его полезной площади). Чем меньше площадь ограждающих конструкций по отношению к полезной площади здания, тем компактнее оно;
• по возможности полное отсутствие эркеров, внутренних углов, балконов и т.п. Идеальной считается максимальная приближенность формы здания к самой компактной: полушару, стоящему срезом на земле;
• зонирование: разделение на буферные и жилые зоны;
• расположение вспомогательных помещений с севера в качестве буферных зон;
• расположение жилой зоны на юго-востоке;
• расположение зимних садов с южной стороны;
• наличие наружной летней солнцезащиты в виде выступающих архитектурных элементов: эркеров, карнизов, балконов, террас, затеняющих светопрозрачные конструкции и не дающие попадать лучам высокого летнего солнца в здание.

Примечание: этот пункт не должен вступать в противоречие с требованием к компактности плана (то есть, компактности именно "теплого" объема здания). Защита от солнца- это архитектурные элементы, а не "вычурность" плана дома. Солнцезащитные элементы имеют, как правило, свою собственную несущую конструкцию и отдельный фундамент, так как являются "холодными" (не утепленными) и находятся снаружи от утепленной оболочки здания.

На рисунке 2 показано, как применены объемно- планировочные принципы, на примере типового пассивного дома (арх.Т.Эрнст). Видно, как проникают в дом лучи низкого зимнего солнца, при этом выполнена защита от летнего перегрева (с помощью свеса кровли, а также навеса террасы). Также видно, что буферные помещения дома расположены с северной строны.

Фасадные (правильное остекление здания)

• отсутствие светопрозрачных частей, через которые тепло покидало бы здание, на его северной стороне;
• расположение с юга максимального количества светопрозрачных конструкций, которые пропускали бы глубоко в здание лучи низкого зимнего солнца;
• окна и другие светопрозрачные конструкции должны располагаться на фасаде в таком соотношении: 70-80% всех окон с южной стороны, 20-30% с восточной, 0-10% с западной и полное их отсутствие с северной.

Аккумулирующие элементы

• наличие массивных аккумулирующих элементов внутри помещений для обеспечения приема, сохранения и отдачи ими энергии в местах, куда попадают прямые солнечные лучи от низкого зимнего солнца. Массивными аккумулирующими элементами в этом случае могут служить стены из полнотелого кирпича или бетона, желательно, отделанные изнутри глиняной штукатуркой. Если стены изнутри отделаны гипсокартоном - то массива уже нет. Если стены выполнены из пустотелого кирпича, пено или газоблока, или дерева - то массива тоже нет;
• использование тромб-стен .

Примечание: тромб стены предназначены для улавливания и аккумулировании солнечного излучения, используемого для нагревания воздуха внутри отапливаемого здания. Циркуляция воздуха в пространстве между остеклением и лучепоглощающей поверхностью — естественная, при этом воздух из каждого помещения выходит через отверстие в нижней части стены, проходит между стеной и остеклением наверх, и уже нагретый воздух возвращается в помещение через отверстия в верхней части теплоаккумулирующей стены.

• планирование неглубоких помещений, в которых низкое зимнее солнце попадало бы на заднюю массивную (желательно темную) стену, прогревая ее;
• массивные элементы внутри здания (простенки, внутренние части утепленных наружных стен) также способствуют пассивному накоплению в здании ночного холода в летний зной;
• улавливание аккумулирующими элементами энергии «внутренних источников тепла» (бытовых приборов, тела человека, лампочек, компьютеров и т.п.).

Инженерные решения

• система контролируемой приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией ;
• использование подземных каналов (грунтовых теплообменников ) для пассивного предварительного подогрева (или охлаждения) воздуха или воды.

Рис 9. Пример грунтового теплообменника

Выводы

За счет вышеперечисленных приемов, пассивным способом, экономится огромное количество энергии. В результате — мы получаем пассивный дом, который на эксплуатацию (отопление и охлаждение) требует не более 20% от обычного дома. Причем это не стоит застройщику почти никаких дополнительных инвестиций при строительстве. Все что нужно сделать — это создать правильный архитектурный проект будущего здания и качественно воплотить его в жизнь. Дополнительные расходы на увеличение толщины утеплителя, как правило, нивелируются компактностью здания. А система приточно-вытяжной вентиляции является, по большому счету, обязательной абсолютно для любого типа здания, а не только для энерговыгодных домов. Ведь контролируемая вентиляция — это единственный метод, который обеспечивает 100% качество воздуха постоянно.

Дополнительную же энергию на обслуживание дома можно экономить уже активно: с помощью соответствующего инженерного оборудования (тепловые насосы, солнечные коллекторы, солнечные батареи, ветряки и т.п.), работающего от альтернативных источников энергии (тепла земли и солнца, силы ветров и т.п.). Подобная инженерия в пассивном доме является не обязательной, а только опциональной. Она может значительно (на 10-30%) повысить сметную стоимость здания, но с ее помощью можно свести затраты по эксплуатации дома и его вредное воздействие на окружающую среду практически к нулю, получив, так называемый дом «нулевой энергии», а при желании и наличии средств, даже дом «плюс энергии».

Нулевые дома

• Чулан

Энергосберегающие дома становятся все более популярными в мире. Строительство таких домов – не только дань современной моде, желание выделиться, построить что-то необычное, ультрасовременное. Рост популярности “нулевых домов” обусловлен и чисто экономическими соображениями, возможностью сэкономить на коммунальных платежах в будущем. В статье рассмотрены примеры строительства энергосберегающих сооружений в Китае.

Здания с нулевым балансом энергии – “нулевые дома” – постепенно завоёвывают мир. Считается, что такие дома могут функционировать полностью автономно и вырабатывать тепло и электричество для собственных нужд самостоятельно. Такие сооружения не зависят или почти не зависят от централизованных электро- и теплосетей. Солнечные коллекторы и батареи, ветрогенераторы и биореакторы интегрируют в коттеджи, павильоны, высотки и даже стадионы; используются специальные системы вентиляции и сбора дождевой воды, применяются элементы солнечной архитектуры и ряд других решений. Все это позволяет заметно экономить на эксплуатации таких зданий, а также делает не только безопасным, но и комфортным пребывание в них человека.

Примеры “нулевых домов”

20 сентября 2008 г. состоялось торжественное открытие Центра энергетических технологий в г. Нинбо (КНР) на территории кампуса китайского филиала британского университета Ноттингема. Здание Центра спроектировала итальянская компания Mario Cucinella Architects. При проектировании были использованы принципы “нулевого дома”, позволяющие максимально полно задействовать природные возможности для терморегуляции и освещения здания.

Здание Центра вмещает аудитории и офисы, небольшой выставочный зал, а также несколько лабораторий: стенды для испытания фасадов, термическая лаборатория для проверки конструкционных материалов, климатическая камера и аэродинамическая труба, лаборатория моделирования солнечного освещения. Общая площадь здания составляет 1300 кв.м и обеспечивается энергией за счёт фотоэлектрических батарей, объединенных в солнечную ферму, а также – ветряков. Здание оборудовано аккумуляторами, которые способны обеспечивать все строение электричеством в течение двух недель.

Правильное распределение воздушных и световых потоков в зависимости от высоты и положения солнца над горизонтом обеспечивается специальной архитектурой сооружения. В здании пять надземных и один подземный этаж. Все они соединяются между собой широкой шахтой, выходящей на крышу. Этот элемент позволяет отражённым лучам солнца проникать вглубь, сокращая потребность в электрическом освещении, а также задаёт пути для воздушных потоков. На собственное охлаждение Центр тратит всего 7-8 кВт·ч на 1 кв.м/год.

Другой пример “нулевого” сооружения в КНР – энергосберегающее здание, построенное для университета Синьхуа в Пекине. Здание спроектировано таким образом, чтобы минимизировать расходы на обогрев и охлаждение. Крыша-козырек с одной стороны создает тень в жаркую солнечную погоду, с другой – вырабатывает электричеств с помощью установленных здесь солнечных батарей.

Крупнейшим “нулевым” сооружением в Китае должна стать 300-метровая “Башня жемчужной реки” (Pearl River Tower) в Гуанчжоу, спроектированная американской компанией Skidmore, Owings & Merrill. 300-метровая 69-этажная “Башня жемчужной реки” задумана как здание нулевой энергии, то есть, оно не будет потреблять электричество из внешней сети. В башне будет выполнено специальное двойное остекление южного фасада (с вентиляцией между стёкол), способствующее снижению нагрева здания.

В Здании будут установлены автоматические жалюзи, поворачивающиеся на нужный угол по мере путешествия Солнца по небу, а также открывающиеся в пасмурную погоду для увеличения естественного освещения офисов. Всё это снизит затраты на кондиционирование.

Солнечные батареи будут вырабатывать электричество, избыток которого запасается в специальные аккумуляторы. Кроме фотоэлектрических панелей здесь смонтированы и солнечные тепловые коллекторы, нагревающие воду для обитателей небоскрёба.

Также американцы запланировали для “Жемчужной реки” систему сбора дождевой воды и систему очистки и рециркуляции технической воды (используемой, к примеру, для слива в унитазах), что должно сократить до минимума потребность здания во внешнем источнике влаги.

Плавные закругления стен небоскреба призваны направлять ветер насквозь здания через 2 технических этажа, где будут установлены ветровые турбины для производства электроэнергии. При этом здание специально спроектировано по преобладающим ветрам.

В системе охлаждения здания, которое будет работать в жарком и влажном климате, архитекторы применили целый ряд новинок, для минимизации расходов на поддержание микроклимата здания.

Это и пассивные осушители вентиляционного воздуха (каналы вентиляции проходят в полах здания), и система охлаждения воздуха в офисах с высоким КПД. В отличие от распространённых систем централизованного кондиционирования, она основана на циркуляции хладагента по многочисленным разветвлённым каналам, также пронизывающим полы на всех этажах.

Ставшее в последнее время расхожим выражение "Энергоэффективный дом" в России пока не имеет конкретного определения. Законом "Об энергосбережении..." предписывается определять класс энергоэффективности многоквартирных жилых домов и информацию о классе энергоэффективности вывешивать на фасаде дома. До 1 мая 2010 г. Министерство регионального развития России должно определиться с классами энергоэффективности домов. Главный критерий энергоэффективности для жилых домов, используемый сегодня в мире - это значение удельного энергопотребления дома, необходимого для обеспечения комфортных условий проживания. Комфортные условия проживания - это не менее 18 градусов по Цельсию и нормальная влажность.

До сих пор теплоэффективность зданий определялась исходя из уровня тепловой энергии, которую необходимо подвести для отопления 1 кв.м. площади здания. Для различных типовых проектов зданий этот показатель, естественно, различается. Для обеспечения тепловой защиты зданий СНиП II-3-79 (скачать как архив ZIP) был оговорен график достижения тепловой эффективности. В среднем для России в сравнении с ФРГ это выглядело так:

В 2003 г. СНИиП II-3-79 был отменен, вышедший в замен его СНиП 23-03-2003 (скачать как архив ZIP) ввел градацию зданий по теплоэффективности с привязкой к проектному уровню. Введено 5 классов по отклонению от нормы А,В,C,D,E. Нормальный класс - С. Если дом по состоянию энергоэффективности на 50% лучше этого класса, т.е. с коэффициентом 1,5, то это класс А, если на 76% и более хуже, т.е. с коэфициентом более 1,76, то это класс Е.

Как видно из приведенных примеров, уровень требований к тепловому сопротивлению конструкций в России существенно ниже требований, предъявляемых в странах Евросоюза с похожими на наши климатическими условиями. Например в Финляндии уже обеспечивается уровень требований 17 Вт.ч/(м 2 . o C.сут), что в 4-5 раз лучше обеспечиваемых у нас требований.

Параметр Вт.ч/(м 2 . o C.сут) универсального применения и предназначен для расчета мощности отопительных систем домов и относительной оценки качества зданий в сходных климатических условиях. Для потребителя более понятна конечная информация о необходимой мощности для отопления помещения. Для этого, в качестве справочного параметра, можно использовать данные приведенные в таблице, заменив значение Вт.ч/(м 2 . o C.сут) на значение Вт/кв. метр. Для климатической зоны средней Европы и центральной России такой подход уместен, хотя и приблизителен.

Общие требования к пассивному дому

В настоящее время в Европе уровень энергоэффективности, на который сориентировано строительство и реконструкция домов, соответствует понятию "пассивный дом". Это такой дом, удельный расход тепловой энергии на отопление у которого не должен превышать 15 кВт∙ч/(м 2 год). Это приблизительно соответствует расчетной мощности подогрева 7-10 Вт на квадратный метр, что составляет 10% от уровня расчетной мощности отопительных систем обычных домов. Общее потребление первичной энергии для всех бытовых нужд (отопление, горячая вода и электрическая энергия), не должно превышать 120 кВт∙ч/(м 2 год). На практике это означает, что такой дом можно дополнительно не отапливать, все необходимое тепло может быть обеспечено за счет жизнедеятельности человека.

Пассивные дома - уже не единичное явление в Европе. Таких домов зарегистрировано более 4000. В основном это небольшие жилые дома коттеджного типа. Но среди них есть и немало немало многоквартирных домов на 4-10 квартир.

Расчеты показывают: чтобы сделать дом "пассивным", необходимо снизить тепловые потери дома на 90%. Для этого необходимо обеспечить ряд требований к тепловой защите здания и некоторым элементам конструкции:

Конструктивно дом должен быть не только хорошо утеплен и герметизирован. Дом в большей степени должен быть остеклен с южной стороны и представлять из себя "тепловую ловушку".

Если сравнить возможности по сохранению тепла обычного добротного кирпичного дома с толщиной стен в 2 кирпича и "пассивного дома", то при внешней температуре -26 градусов мороза и отключении источников тепла температура в обычном доме за сутки снизится до +2-3 градусов, в пассивном доме до + 16 градусов по Цельсию. Поэтому так и получается, что даже в сильный мороз за счет тепла от приготовления пищи, работы бытовой техники и освещения в доме поддерживается нормальный микроклимат.

Как построить пассивный дом?

Как уже отмечалось, пассивный дом - это отличная теплоизоляция, герметичность, возврат тепла вытяжной вентиляции в дом с притоком свежего воздуха, энергоэффективная бытовая техника.

Для того, что бы определиться с необходимыми конструктивными решениями, нужно составить энергетический баланс дома. Обычно приход-расход тепла имеет следующий вид:

Из приведенных данных видно, что около 70% утечек тепла приходится на конструкцию здания, 30% - на результат жизнедеятельности человека: вентиляцию и стоки. Значит основное внимание необходимо уделять теплоизоляции.

Повышение теплового сопротивления ограждающих конструкций и сокращение утечек тепла

В понятие ограждающих конструкций входят стены, крыша, окна, входные двери, пол первого этажа, фундамент.

Приведем основные принципы, которые должны соблюдаться при повышении теплового сопротивления ограждающих конструкций:

• Разделение функций строительных материалов в конструкциях. Конструкционные и крепежные элементы должны обеспечивать прочность, утеплители должны обеспечивать тепловую изоляцию, декоративно-отделочные материалы - внешний вид. При таком подходе удается сократить количество "тепловых мостов", по которым тепло из дома может выходить наружу.
• Теплоизоляция должна располагаться равномерно и непрерывно по всему контуру здания.
• Мостики холода должны максимально исключаться и при необходимости иметь дополнительную теплоизоляцию.
• По всему контуру здания должна быть проложена воздухонепроницаемая оболочка, обеспечивающая герметизацию здания.

Бытует мнение, что стоимость дополнительной теплоизоляции значительно увеличивает стоимость строительства. Это неправда. При реализации вышеизложенных принципов стоимость кирпичной стены, обеспечивающей необходимое тепловое сопротивление в несколько раз выше каркасной стены с облицовкой. Это видно из сопоставления толщин стен различных конструкций одинаковой теплопроводности, обеспечивающих тепловое ограждение для разницы температур -26 градусов снаружи, +18 градусов внутри:

• теплоизолированная каркасная конструкция с облицовкой кирпичом - 290 мм;
• деревянный брус - 360 мм;
• монолитная кирпичная стена - 1290 мм.

Наиболее проблемные места для теплозащиты здания:

• места сочленения крыши и стен;
• места примыкания перекрытий и стен;
• контуры установки оконных коробок и примыкания фрамуг;
• места примыкания стен к фундаменту.

Как правило, места примыкания стараются делать с применением термовкладок из конструкционных материалов с низкой теплопроводностью. Например, блоки из ячеистого бетона, специальных видов кирпича и т.д. Места сочленений дополнительно герметизируют различными видами герметиков, пластичными строительными растворами.

Теплопотери через фундамент сокращают:

• теплоизоляцией фундамента снаружи по всей высоте;
• установкой горизонтальной наружной теплоизоляции по периметру дома у нижней кромки опоры фундамента;
• установкой фундаментных блоков на песчанную подушку;
• применением схемы укладки плиты первого этажа на грунт через сэндвич: песчанная подушка, гидроизоляция, толстый утеплитель;
• фундаментные блоки над поверхностью должны иметь теплоизоляцию снаружи и изнутри.

При такой схеме зона промерзания грунта будет находиться на значительном расстоянии от дома и утечки тепла через подпол будут несущественны. Аналогичным образом решаются проблемы сокращения теплопотерь при обустройстве подземных помещений.

Энергосберегающие окна

Обязательный элемент пассивного дома - окна с высоким тепловым сопротивлением R0 не менее 1,2 (м2 о C)/Вт. Таким требованиям отвечают следующие технические решения:

• стеклопакет в окне с тройным остеклением и с наполнением стеклопакета инертным газом;
• стекла в окне должны иметь низкоэмиссионное покрытие с внутренних сторон межстекольного пространства, снижающее теплообмен внутри стеклопакета;
• профиль окна должен иметь высокое тепловое сопротивление. Таким требованиям отвечает часть профилей ПХВ, специально обработанные деревянные профили;
• при установке оконного блока должна быть обеспечена герметичность стыка с конструктивными элементами здания. Элементы крепления оконного блока не должны создавать тепловых мостов;
• при установке окна используются вспомогательные материалы для монтажа окон без тепловых мостов и материалы, обеспечивающие герметичность.

Энергосберегающие двери

Внешние двери должны быть теплоизолированы. При входе в дом должен быть тепловой тамбур и вторая дверь. Требования к уплотнению притвора дверей и стыка дверной коробки с конструктивными элементами здания такие же, как для окон.
Пример конструктивного исполнения дверного полотна для пассивного дома:Дверное полотно состоит из теплоизоляционного слоя из пробки толщиной 64 мм. Этот слой обшит с двух сторон березовой фанерой толщиной 12 мм. В теплоизоляционном слое расположены поперечные прокладки из фанеры через каждые 25 см. Площадь прокладок из фанеры составляет только 5% от общей площади, их толщина составляет 12,5 мм. Наружный слой состоит из шпона толщиной 1,4 мм, фанеры из бука толщиной 4 мм и алюминиевой пластины толщиной 1,2 мм в качестве паронепроницаемого слоя, приклеенной с помощью фенольного клея. Общая толщина двери составляет 100 мм.

Энергосберегающая вентиляция

В пассивных домах не применяется вентиляция посредством открывания форточек. Это крайне расточительно с точки зрения теплопотерь и неэффективно с позиции удаления загрязненного воздуха. Для того, что бы обеспечить необходимую для здоровья активность обмена воздуха при помощи окон нужно открывать их полностью на 10-15 минут каждые 3 часа. Приточно-вытяжная вентиляция в пассивном доме организована следующим образом:

• воздух из кухни, ванной, туалета не участвует в рециркуляции и удаляется из помещений наружу;
• в жилые помещения подается только чистый воздух;
• отводимый из дома (из кухни и санузла) воздух проходит через теплообменник (рекуператор) и нагревает поступающий в помещения воздух. Эффективность современных рекуператоров 75-95%. Возможно применение специальных электродвигателей с высоким КПД в вентиляции. Затраты энергии на работу двигателя в 8-15 раз меньше сберегаемого с его помощью тепла;
• часто для предварительного подогрева наружный воздух предварительно пропускают через грунт под домом. Тепло грунта подогревает воздух и обеспечивает более эффективную работу теплообменника - рекуператора;
• чистый воздух сначала поступает в жилые помещения. Из жилых помещений в коридоры и лестничные переходы, затем в кухню, туалет, ванную. Такая схема обеспечивает поддержание в помещении необходимой влажности и надежное удаление загрязненного воздуха.

Дом пассивный. А что дальше?

В общем смысле основная задача пассивного дома - обеспечение тепловой эффективности, достаточной для отказа от дополнительного отопления. Но в концепции энергоэффективного дома ограничено общее потребление энергии, тепла, горячей и холодной воды, газа из сторонних источников уровнем 120 кВт∙ч/(м 2 год). Реальное совокупное энергопотребление среднего дома со средней семьей в несколько раз превышает указанную цифру. То есть энергосбережение во всех точках приложения энергии - необходимое условие для отнесения жилища к этой категории.

Что заставляет людей стремиться к самограничению? Конечно, очень высокие цены на коммунальные услуги и энергоносители. Но в не меньшей степени и новая философия жизни, в которой нет снижения уровня комфорта, но есть желание жить в гармонии с внешней средой, не нанося ей ущерб. Современные технологии предоставляют для этого необходимые возможности:

• применение солнечных коллекторов позволяет полностью отказаться от использования газа и электрической энергии для подогрева воды и помещения;
• применение солнечных батарей и ветрогенераторов совместно с аккумуляторными батареями позволяет полностью отказаться от электроснабжения;
• применение контроллеров для управления электрическими устройствами и системой теплообеспечения позволяет оптимизировать микроклимат в помещении, согласовать работу устройств с наличием людей в доме;
• применение функционально насыщенной экономичной бытовой техники;
• возможность использования тепловых насосов для исключения сброса тепла и использования аккумулированной тепловой энергии;
• возможность использования биогаза, полученного при брожении и газогенерации взамен магистрального природного газа.

Этот перечень можно существенно продолжить. В настоящее время мы, в основном, используем запасенную энергию Земли и крайне мало используем энергию из возобновляемых источников энергии моря, рек, водоемов, солнца, ветра.

Пассивные дома совсем недавно казались малопонятной экзотикой. Сегодня это вполне достижимая реальность, предмет для широкого внедрения и преференций со стороны государства.

Умные энергонезависимые дома пока тоже экзотика. Но количество таких домов увеличивается, технологии настраиваются на предложение доступных по цене и качеству устройств и материалов для обеспечения такого строительства. Во Франции несколько лет функционирует 10 этажное офисное здание с энергоснабжением от солнечных батарей. Количество вырабатываемой энергии превышает собственные нужды здания. В Китае открывается самое большое в мире здание общей площадью 75 тысяч квадратных метров с энергоснабжением от солнечных батарей. Значит появится опыт эксплуатации, стандарты исполнения и доступные цены. Это всего лишь вопрос времени. Такое строительство уже не дань моде и не эксперименты. Высокие цены на энергию и энергоносители делают выгодными вложения в энергонезависимые объекты.