Пассивное строительство

Дома будущего: пассивное строительство

Более 20 лет назад в Германии Вольфганг Файст из Дармштадта разработал концепцию энергетически пассивных домов. С тех пор в мире построено немало объектов согласно стандартам пассивного дома. Разные организации и фирмы сейчас активно пропагандируют технологии, которые в некоторых случаях могут полностью заменить традиционные методы сооружения домов.


Что это такое — пассивный дом?

Так называют объект с низкой энергетической потребностью (максимум 15 кВт*год / м2 в течение года). Столь незначительная потребность в энергии дает возможность отказаться от традиционных систем обогрева и охлаждения. Конструкторы строители увлечены идеей создания дома, который будет сам себя обогревать и охлаждать, в котором активные источники энергии будут заменены на пассивные, то есть на тепловую энергию, выделяемую людьми в помещение, работающими электроприборами, теплом — как солнечным, так и удаленным с вентиляционного воздуха. А если и предусмотреть в проекте традиционную систему обогрева, то только для поддержания теплового режима во время холодных дней в году.

Однако понятие «пассивный дом» вовсе не означает, что это дом с нулевой потребностью в энергии.


Характеристики пассивного дома

Условием снижения энергетической потребности даже до 90% должно быть, с одной стороны, почти полное исключение теплопотерь, а с другой — максимальное использование пассивного солнечного излучения.

Теплопотери ограничивают за счет:

  • высококачественной изоляции наружных стен, крыши, пола, — коэффициент теплопроницаемости стен и перекрытия должен составлять U ~ 0,1 Вт / м2К, толщина изоляции стен — более З0 см, крыши — не менее 35 см, пола над грунтом — от 20 см (расчет для минеральной ваты или пенополистирола). Фирмы, специализирующиеся на серийном производстве пассивных конструкций, изготавливают стены, выполненные из трех слоев: среднего бетонного или керамзитового толщиной 15 см и полистирольного с обеих сторон толщиной по 12,5 см. Коэффициент темлопроницаемости для такой стены U = 0,09 Вт / м2 К;
  • строительной столярки с коэффициентом теплопроницаемости для рам ниже 0,8 Вт / м2 К, с низкоэмиссионными тройными стеклопакетами с U не выше 0,75 Вт / м2 К и более 50% уровнем пропускания солнечного излучения;

оконная столярка должна быть без микровентиляции, потому что дом должен быть герметично изолированным;

  • инфильтрационной плотности (дом должен быть герметичным, — запрещается так называемое «дыхание» стен, все отверстия и соединения плотно изолируют);
  • ликвидации термических мостиков;
  • механической вентиляции (оснащенной высокоточными приборами контроля) с рекуперацией, что обеспечивает отбор тепла на уровне 80%;
  • грунтовых теплообменников;
  • соответствующей конструкции стен, что позволяет аккумулировать тепло.

Большое значение для максимального использования солнечной энергии имеет месторасположение пассивного дома.

Лучший вариант — обеспечить:

  • южную ориентацию (на оси восток — запад, чтобы большинство окон выходили на юг)
  • оптимальное количество и соответствующие размеры стеклянных перегородок;
  • минимум затмения;
  • рациональное планирование помещений в соответствии с их назначением (что поспособствует комфортному теплораспределению), и отказаться от балкона в пользу террасы или выполнить балконы отдельной конструкцией, не сопряженных с конструкцией стен. Габариты дома должны быть компактными, с небольшой площадью наружных стен. Оптимальной формой пассивного сооружения признано четырехугольный параллелепипед с классической двускатной крышей.

Еще один эффективный способ снижения потребности в традиционной энергии — применение солнечных коллекторов и батарей, тепловых насосов и т.д.. Необходимо, чтобы в пассивный дом поступало больше солнечной энергии во все помещения, в которых находятся люди.


Преимущества пассивного дома

Главное преимущество пассивного дома — очень низкие эксплуатационные затраты. Эффективный отбор энергии, использования энергосберегающих устройств, отговорки от традиционных источников энергии в пользу возобновляемых, — все это дает возможность экономить средства на ежемесячных счетах (минимизация стоимости удержания дома) и быстро вернуть инвестиционные затраты. Кроме того, пассивный дом является экологической конструкцией, благоприятной для его жителей. В нем не бывает сквозняков, царит оптимальний температурный комфорт, воздух всегда чистый и свежий. Даже зимой окна с внешней стороны теплые. В таком доме не образуются грибки или плесень, поддерживается оптимальный уровень влажности. Независимо от времени года, жители пассивного дома чувствуют себя комфортно, — и зимой (без дополнительных обогревателей или необходимости увеличивать мощность системы отопления), и летом (без системы кондиционирования), так как с герметичного дома тепло не «уходит».


Внутренние инженерные системы пассивного дома

Соответствующую температуру в помещениях пассивного дома обеспечивает механическая приточно-вытяжная вентиляция с отбором тепла, то есть с рекуператором, который сотрудничает с небольшим нагревательным элементом (ТЭНом). Рекуператор отбирает до 90% тепла из вентиляционного воздуха и отдает его свежему воздуху, которое нагнетается извне. Фактически ТЭН заменяет и традиционную систему отопления. Принцип работы вентиляционной системы с рекуператором заключается в том, что свежий воздух проходит через грунтовой теплообменник (в котором зимой подогреватся до температуры выше 0 ° С, а летом — охлаждается) и попадает в рекуператор, где нагревается от тепла из отработанного воздуха, а в случае необходимости — дополнительно подогревается электрическим ТЭНом.

К каждому помещению подведены вентиляционные каналы, которыми поставляется свежий воздух, а в холодные месяцы — еще и тепло. Полный воздухообмен в доме обычно длится час. Однако если сооружение сложной архитектуры (нерекомендуемая для пассивных домов) и ее площадь превышает 120 м2, — стоит обеспечить частый воздухообмен.

В пассивных домах тепловая потребность формируется на уровне 2-4кВт*год / м2 напротяжении года (максимально -15 кВт*год / м2). Кроме тепла, получаемого из вентеляционного воздуха, можно получать тепло из грунтовых теплообменников.

Для нагрева воды используется соларная система, в которой с помощью коллекторов солнечная энергия превращается в тепло. Кроме вакуумных или плоских коллекторов, такая система содержит:

  • сборник для воды — это может быть обычный бойлер с теплообменниками или сборник с двумя или тремя теплообменниками, к которому можно подсоединить соответственно два-три источника тепла, например солнечный коллектор, отопительный котел и тепловой насос;
  • теплообменник — спиральная ребристая труба (чаще всего — медная), расположенная в сборнике, по которой протекает теплоноситель, нагревая воду в сборнике;
  • помпа — перепомповует теплоноситель через солнечные коллекторы и теплообменник; эффективной считают соларную систему с принудительной циркуляцией, хотя иногда устанавливают и системы с гравитационной циркуляцией;
  • регулятор (микропроцессорный) — управляет всей системой и включает помпы, если температура теплоносителя в коллекторе превышает температуру воды в сборнике.

Вакуумные коллекторы эффективнее плоских, так вакуум снижает теплопотери. Такие коллекторы могут быть проточными (теплоноситель протекает по трубам и отбирает тепло из абсорбера) и в варианте heatpipe (теплоноситель циркулирует в специальному абсорбере, испаряясь под действием солнечного излучения и отдавая тепло теплоносителю в теплообменнике). Теплобмен происходит в високоэффективном (даже при незначительной инсоляции) двухтрубном теплообменнике, который охватывает почти всю поверхность конденсатора трубы heatpipe. Весь процесс длится без непосредственного контакта с теплоносителем. Кроме того,благодаря обороту вокруг оси трубы, абсорбер можно оптимально располагать за солнцем, что дополнительно повышает уровень использования солнечной энергии. Однако интенсивность инсоляции значительной степени зависит от времени суток и времени года, поэтому каждую систему указанного типа оснащают бойлером. Правильно выполненная система в состоянии полностью обеспечить тепловую потребность дома с марта по октябрь без дополнительных источников энергии. Оптимальным вариантов признают систему с принудительной циркуляцией, т.е. систему с тепловым насосом.

Сейчас для пассивных домов предлагаются комплексные системы — с тепловой помпой для воздуха, контролируемой вентиляцией помещений и и бойлером для горячей воды.


Стоимость пассивного дома

В Германии в 1998 году были построены первые 250 стандартных пассивных домов. В последующие годы такое строительство не прекращалось. По данным немецкого Passivhaus Institut, основанного в 1996 году Вольфгангом Фиеста, общая стоимость их строительства не слишком отличалась от стоимости реализации объектов такой же площади по традиционным технологиям.

В пассивном доме нет традиционной системы отопления, котла, радиаторов, Однако больше средств расходуется на обеспечение соответствующей изоляции и герметичности объекта (слой пенопласта или минеральной ваты должен быть на несколько -дцать сантиметров толще от традиционной технологии) и на приобретение высококачественных окон. Дополнительных затрат требуют и высокоэффективная система механической вентиляции с рекуперацией, солнечные коллекторы и батареи, тепловые помпы. На первый взгляд кажется, что все это астрономически дорого. А между тем еще в проекте пассивного дома можно предусмотреть систему механической вентиляции с рекуперацией, которая потребует небольших средств, ведь можно приобрести продукции отечественных производителей. К тому же не забывайте, что для пассивного дома с механической вентиляцией дымоходы не нужны. Сэкономленные на каминах деньги частично покроют стоимость механической вентиляции.

Стоимость солнечных коллекторов, используемых в пассивных домах для приготовления горячей воды, может быть различной: дешевле — плоские коллекторы, дороже — вакуумные. Понятно, что комплексная соларная система (с солнечными коллекторами, системой для крепления, бойлером с теплообменником, помповой группой с предохранительным клапаном, электронной системой управления, незамерзающей жидкостью и тепловой изоляцией) обойдется несколько дороже.

Стоимость сооружения пассивного дома примерно на 30% выше строительства по классической технологии. Однако эксплуатация пассивного дома намного дешевле, поэтому вложенные в его строительство средства быстро окупятся. Кроме того, владелец такого дома станет энергетически независимым, что особенно выгодно, учитывая постоянный рост стоимости традиционных энергоносителей, и одновременно обеспечит себя жильем, отвечающим высоким стандартам.

0 комментариев

Оставить комментарий

Хотите присоединиться к дискуссии?
Приглашаем поучаствовать!

Добавить комментарий