Пассивный дом, энергоэффективный дом

Пассивный дом, энергоэффективный дом  

или экодом (нем. Passivhaus, англ. passive house) — это сооружение, основной особенностью которого является отсутствие необходимости отопления или малое энергопотребление  — в среднем около 10 % от удельной энергии на единицу объёма, потребляемой большинством современных зданий. В большинстве цивилизованных стран существуют собственные требования к стандарту пассивного дома. 

В настоящее  время растут цены на энергоносители и, как следствие, растет цена на электричество  и тепло. Вопрос эксплуатационных затрат на жилье стоит достаточно остро. Обычно, показателем энергоэффективности объекта служит количество энергии (Киловатт - часов) на квадратный метр. В среднем эта величина составляет 100-120 КВт*ч/м². Энергоэффективным считается здание, где этот показатель ниже 40 КВт*ч/м².Для европейских стран этот показатель еще ниже - порядка 10 КВт*ч/м².

Достигается снижение потребления энергии в  первую очередь за счет уменьшения теплопотерь здания. Архитектурная концепция пассивного дома базируется на принципах: компактности, качественного и максимально эффективного утепления, отсутствия мостиков холода в материалах и узлах примыканий, правильной геометрии здания, зонировании, ориентации по сторонам света. Из активных методов в пассивном доме обязательным является использование системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией. 

В идеале, пассивный дом должен быть независимой  энергосистемой, вообще не требующей  расходов на поддержание комфортной температуры. Отопление пассивного дома должно происходить благодаря теплу, выделяемому живущими в нём людьми и бытовыми приборами. При необходимости дополнительного «активного» обогрева, желательным является использование альтернативных источников энергии. Горячее водоснабжение также может осуществляется за счёт установок возобновляемой энергии: тепловых насосов или солнечных водонагревателей. Решать проблему охлаждения/кондиционирования здания также предполагается за счет соответствующего архитектурного решения, а в случае необходимости дополнительного охлаждения - за счет альтернативных источников энергии, например, геотермального теплового насоса. 

Иногда  определение «пассивный дом» путают с системой «умный дом», одной из задач которой является обеспечение контроля энергоэффективности, энергопотребления здания. Также отличается система «активного дома», которая помимо того, что мало тратит энергии, ещё и сама вырабатывает её столько, что может не только обеспечивать себя, но и отдавать в центральную сеть (Дом плюс энергии).

Более точное определение  пассивного дома такое: пассивный дом - это дом, который не потребляет энергию на отопления при температуре 0 °С. Чтобы достичь этого необходимо осуществить такие мероприятия в доме: 
* сильно утеплить стены дома; 
* осуществить теплую конструкцию фундамента; 
* сделать необычное крепление окон; 
* установить двойные стеклопакеты; 
* провести основательную теплоизоляцию крыши; 
* оборудовать приточно-вытяжную механическую вентиляцию 
  с рекуперацией тепла и системой подземных воздуховодов. 
В результате существенно уменьшатся потери тепла зимой и нагрев дома летом.  Воздух в доме будет постоянно иметь влажность 50%, температура + 20 °С круглый год. Воздух будет без пыльцы и других примесей, насыщен кислородом – соответствовать норме EU 7. 
 
 
 
 
 
 
 
 

История

Из  истории развития энергоэффективных зданий

Развитие  энергоэффективных построек восходит к исторической культуре северных народов, которые стремились построить свои дома таким образом, чтобы они эффективно сохраняли тепло и потребляли меньше ресурсов. Классическим примером техники повышения энергоэффективности дома является русская печь, отличающаяся толстыми стенками, хорошо сохраняющими тепло, и оснащённая дымоходом со сложной конструкцией лабиринтов.

К современным  экспериментам повышения энергоэффективности зданий можно отнести сооружение, построеное в 1972 году в городе Манчестер в штате Нью-Гэмпшир (США). Оно обладало кубической формой, что обеспечивало минимальную поверхность наружных стен, площадь остекления не превышала 10 %, что позволяло уменьшить потери тепла за счёт объёмно-планировочного решения. По северному фасаду отсутствовало остекление. Покрытие плоской кровли было выполнено в светлых тонах, что уменьшало её нагрев и, соответственно, снижало требования к вентиляции в тёплое время года. На кровле здания были установлены солнечные коллекторы.

В 1973—1979 годах был построен комплекс «ECONO-HOUSE» в городе Отаниеми, Финляндия. В здании, кроме сложного объёмно-планировочного решения, учитывающего особенности местоположения и климата, была применена особая система вентиляции, при которой воздух нагревался за счёт солнечной радиации, тепло которой аккумулировалось специальными стеклопакетами и жалюзи. Также, в общую схему теплообмена здания, обеспечивающую энергоэффективность, были включены солнечные коллекторы и геотермальная установка. Форма скатов кровли здания учитывала широту места строительства и углы падения солнечных лучей в различное время года.

Технологии  строительства

Конструкция пассивного дома

Для строительства, как правило, выбираются экологически корректные материалы, часто традиционные — дерево, камень, кирпич. В последнее время часто строят пассивные дома из продуктов рециклизации неорганического мусора — бетона, стекла и металла. В Германии построены специальные заводы по переработке подобных отходов в строительные материалы для энергоэффективных зданий.

  Теплоизоляция 

Фотография  в инфракрасных лучах показывает, насколько эффективна теплоизоляция  пассивного дома (справа) по сравнению  с обычным домом (слева). 

Ограждающие конструкции (стены, окна, крыши, пол) стандартных  домов имеют довольно большой  коэффициент теплопередачи. Это  приводит к значительным потерям: например, тепло-потери обыкновенного кирпичного здания — 250—350 кВт·ч с м² отапливаемой площади в год.

Технология  пассивного дома предусматривает эффективную  теплоизоляцию всех ограждающих  поверхностей — не только стен, но и пола, потолка, чердака, подвала и фундамента. В пассивном доме формируется несколько слоёв теплоизоляции — внутренняя и внешняя. Это позволяет одновременно не выпускать тепло из дома и не впускать холод внутрь него. Также производится устранение «мостиков холода» в ограждающих конструкциях. В результате в пассивных домах тепло-потери через ограждающие поверхности не превышают 15 кВт·ч с 1 м² отапливаемой площади в год — практически в 20 раз ниже, чем в обычных зданиях.

Окна

Профиль окна пассивного дома обязан соответствовать  теплотехническим стандартам. Конструкции  окон проектируются, как правило, не открывающимися или с автоматической функцией открывать/закрывания для проветривания.

В пассивном  доме используются вакуумные стеклопакеты, 2- или 3-камерные стеклопакеты, заполненные низко-теплопроводным аргоном или криптоном или стеклопакеты, собранные по принципу стеклоблоков. Применяется более герметичная конструкция примыкания окон к стенам, утепляются оконные проёмы. Стёкла обрабатываются особым образом - закаливаются с целью избежания теплового шока, покрываются диоксидной солнцеотражающей и энергосберегающей плёнкой. Иногда для дополнительной теплоизоляции на окнах устанавливают ставни, жалюзи или шторки.

Самые большие окна направлены на юг (в  северном полушарии) и приносят в  среднем больше тепла, чем теряют.

  Регулирование микроклимата с применением активного отопления и охлаждения

На сегодняшний  день технология строительства пассивных  домов далеко не всегда позволяет  отказаться от активного отопления  или охлаждения, особенно в регионах с постоянно высокими или низкими  температурами, или резкими перепадами температур, например, в зонах с континентальным климатом. Тем не менее, органичной частью пассивного дома является система обогрева, кондиционирования и вентиляции, расходующая ресурсы более эффективно, чем в обычных домах.

  Вентиляция 

Пассивный дом использует комбинацию низко-энергетических строительных техник и технологий.

В обычных  домах вентиляция осуществлятся за счёт естественного побуждения движения воздуха, который обычно проникает в помещение через специальные пазы в окнах и удаляется пассивными вентиляционными системами, расположенными в кухнях и санузлах.

В энегроэффективных зданиях используется более сложная система: вместо окон с открытыми пазами используются звукоизолирующие герметичные стеклопакеты, а приточно-вытяжная вентиляция помещений осуществляется централизованно через установку рекуперации тепла. Дополнительного повышения энергоэффективности можно добиться, если воздух выходит из дома и поступает в него через подземный воздухопровод, снабжённый теплообменником. В теплообменнике нагретый воздух отдаёт тепло холодному воздуху.

Зимой холодный воздух входит в подземный  воздухопровод, нагреваясь там за счёт 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 17 °C.

Летом горячий воздух, поступая в подземный  воздухопровод, охлаждается там  от контакта с землёй примерно до этой же температуры. За счёт такой системы  в пассивном доме постоянно поддерживаются комфортные условия. Лишь иногда бывает необходимо использование маломощных нагревателей или кондиционеров (тепловой насос) для минимальной регулировки температуры.

  Освещение

Могут использоваться светодиодные блоки или энергосберегающие лампы.

  Стоимость пассивного дома

В настоящее  время стоимость постройки энергоэффективного дома примерно на 8-10 % больше средних показателей для обычного здания. Дополнительные затраты на строительство окупаются в течение 7-10 лет. При этом нет необходимости прокладывать внутри здания трубы водяного отопления, строить котельные, ёмкости для хранения топлива и т. д.

Распространение и стандарты

  Стандарты

В Европе существует следующая классификация  зданий в зависимости от их уровня энергопотребления:

• “Старое здание” (здания построенные до 1970-х годов) — они требуют для своего отопления около трехсот киловатт-часов на квадратный метр в год: 300 кВт·ч/м²год.
• “Новое здание” (которые строились с 1970-х до 2000 года) — не более 150 кВт·ч/м²год.
• “Дом низкого потребления энергии” (с 2002 года в Европе не разрешено строительство домов более низкого стандарта) — не более 60 кВт·ч/м²год.
• “Пассивный дом” — не более 15 кВт·ч/м²год.
• “Дом нулевой энергии” (здание, архитектурно имеющее тот же стандарт, что и пассивный дом, но инженерно оснащенное таким образом, чтобы потреблять исключительно только ту энергию, которую само и вырабатывает) — 0 кВт·ч/м²год.
• “Дом плюс энергии” (здание, которое с помощью установленного на нем инженерного оборудования: солнечных батарей, коллекторов, тепловых насосов, рекуператоров, грунтовых теплообменников и т.п. вырабатывало бы больше энергии, чем само потребляло).