Энергоэффективный дом («passive house») — дом будущего

По оценке ведущих европейских экспертов;запасов основных источников энергии (нефти, газа, угля) в мире осталось,примерно на 50 лет. Сохранение энергоресурсов стало приоритетной задачей всегоцивилизованного человечества. По подсчетам специалистов, половина потребленияэнергии приходится на жилые дома и сооружения. Таким образом, важнейшимвопросом ресурсосбережения становится строительство энергоэффективных или, как ихназывают в Европе, «пассивных домов» («passive house»).

В Германии и вообще в Европе обычнымудельным годовым расходом тепла здания считается около 300 кВт•ч/м3•год,а в России — 400–600 кВт•ч/м3•год. В мире всё большеераспространение получают дома со значительной экономией энергопотребления.

В Германии разработана шкала дляклассификации зданий по расходам тепловой энергии: табл. 1.

Индивидуальный жилой дом 140 м? общей площади	Годовой расход тепла, кВт•ч/м3•год	Удельный расход тепла, Вт•ч/м?
Старое строение	300	136
Типовой дом 70-х гг.	200	91
Типовой дом 80-х гг.	150	68
Дом низкого энергопотребления 90-х гг.	0–70	14–32
Дом ультранизкого энергопотребления	30–15	14–7
Современный пассивный дом	>15	>7

Таблица 1. Расход тепловой энергии по типам зданий в Германии

Основоположниками новогонаправления в домостроении «passive house»считаются доктор Вольганг Фальст (Германия) и исследователь Дэвид Орр (США)

Первый, лет 20 тому назад, сталоснователем Института «пассивного дома» в городе Дармштадт и разработал удачнуюсхему оборудования для «passive house».За эти годы технология «пассивного дома» всё время совершенствовалась, и на ееоснове было построено более двух тысяч сооружений в Западной Европе. В 2001году в городе Вайце было построено первое в мире здание, в котором производитсябольше энергии, чем расходуется. Примерно в это же время, американскийисследователь Дэвид Орр разработал концепцию здания, отвечающего самым высокимтребованиям экологичности и энергоэффективности.

В России тоже, хоть и медленно,начинает развиваться это многообещающее направление в домостроении.

Так, в Москве уже построенонесколько экспериментальных зданий с использованием этой технологии, в частности,жилой дом в микрорайоне Никульно-2, 12-этажный жилой дом системы «Пластбау» сограждающими конструкциями в виде «оставляемой» пенополистирольной опалубки наПалехской ул. В Санкт-Петербурге возведен демонстрационный проект «пассивногодома».

Что же это такое — «пассивныйдом»?

По немецкой классификации, «passive house» — это дом с ничтожномалым энергопотреблением, а в идеале — вообще не требующий расходов на тепло. «Passive house» отапливается припомощи тепла, выделяемого живущими в нем людьми, бытовыми приборами иальтернативными источниками энергии. Горячее водоснабжение осуществляется засчет установок возобновляемой энергии, например, тепловых насосов, солнечныхбатарей, ветряков и т. д. (рис. 1).

Рис. 1. «Пассивный дом» в Германии

За счет чего происходит столь фантастичнаяэкономия энергия?

По Дэвиду Орру, основные принципы«пассивного дома»:

— Применение материалов иконструкций с максимальным сопротивлением теплопередаче.

— Организация приточно-вытяжнойвентиляции с применением рекуператоров, использующих для обогрева тепловыбрасываемого воздуха.

— Использование природныхисточников энергии для топления и горячего водоснабжения (энергия солнца,ветра, термальных подземных источников).

Итак,экономия энергии в «пассивном доме» происходит прежде всего за счет совершеннойтеплоизоляции. Как показали исследования, значительное сокращение расходовтепла появляется только при слое теплоизоляции толщиной 15 см и более. Технология«пассивного дома» предусматривает эффективную теплоизоляцию всех ограждающихповерхностей — стен, пола, потолка, чердака, подвала и фундамента. Необходимоустранять «мостики холода» в ограждающих конструкциях. В результате проведениявсех мероприятий, теплопотери «пассивного дома» не должны превышать 15 кВт с 1 м2 отапливаемойплощади в год, что в 20 раз ниже, чем в обычных зданиях.

Большоезначение имеет теплоизоляция окон. Для эффективного действия технологии«пассивного дома» необходимо использовать современные 2- или 3-камерныеконструкции. Внутрь стеклопакетов закачивают газы, имеющие низкуютеплопроводность, стекла обрабатываются особым образом, а для примыкания окон кстенам применяются специальные конструкции.

Самыебольшие окна должны быть ориентированы на юг, откуда поступает максимумсолнечного излучения. Проведенные исследования показали, что «южные» проемымогут в среднем приносить тепла больше, чем теряют.

В«пассивных домах» используется специальная система вентиляции:приточно-вытяжная с рекуперацией тепла. Рекуперация — это теплообменник; в немнагретый воздух непрерывно передает тепло холодному воздуху через разделяющуюих стенку. Воздух в «пассивном доме» выходит и поступает не через обычныйвентиляционный выход, а из подземного воздуховода, снабженного рекуператором (рис. 2).

Рис. 2. Принципиальная схема инженерногооборудования «пассивного дома»

Принципиальнаясхема работы вентиляции такова. Зимой холодный воздух входит в подземныйвоздухопровод, нагреваясь там за счет тепла земли, и затем поступает врекуператор. В рекуператоре отработанный домашний воздух нагревает поступившийсвежий и выбрасывает на улицу. В результате нагретый свежий воздух, поступающийв дом, имеет температуру около +17 °С. Летом горячий воздух поступает в подземныйвоздухопровод и сразу же охлаждается там от контакта с землей. В необходимыхслучаях, минимальную регулировку температурных условий поддерживают за счетмоломощных нагревателей или кондиционеров.

ВЕвропе с применением подобных технологий построена «экодеревня» — район Viikki (Хельсинки,Финляндия). В Дании, Германии, Финляндии и других европейских странах дажеразработаны государственные программы по приведению всех объектов регулярнойзастройки к пассивному уровню (дома ультранизкого потребления — до 30 кВт•ч/м3в год). В Дании построено здание Исследовательского центра Rockwooz, которое было удостоено звания «Офис 2000 года» ибыло признано одним из самых энергоэффективных зданий в мире.

Дополнительнойэкономии тепловой энергии можно добиться за счет использованияавтоматизированной системы управления всеми техническими устройствами в здании.Приведем некоторые примеры использования этой системы:

—Снижение температуры помещений во время отсутствия людей, а также в ночноевремя.

—Во многих «пассивных домах» часто устанавливают «умное» отопительноеоборудование. Двуконтурный газовый котел Ariston MicroGenus Plus предусматривает установку системы контроля климата впомещении. Эта система автоматически регулирует интенсивность отопления взависимости от температуры на улице. Работу Clima Manager можнозапрограммировать и на сутки, и на каждую неделю.

—Использование газовых теплогенераторов, созданных с применением конденсационныхтехнологий, которые имеют коэффициент полезного действия, превышающий 100% (Ariston ACO) Этостановится возможным благодаря рекуперации дополнительной энергии (теплотыпарообразования).

Применениетакой автоматики в «пассивном доме» позволяет назвать этот дом «умным».Использование в домостроении даже отдельных положений концепции «пассивногодома» приносит ощутимый экономический эффект. Из литературных источниковизвестно, что за последнее десятилетие в Германии электропотребление вжилищнокоммунальной сфере снизилось на 3% и это при том, что там ежегодновводят в строй около 600 тыс. новых жилищ. В настоящее время более 4000 зданийпо всей Германии признаны соответствующими критериям «пассивного дома». Следуетподчеркнуть роль природных источников в концепции «passive house». Это энергия солнца, ветра, термальнх подземных источников энергии и т. д.В СМИ широко рекламируется солнечный дом, который отличает большая площадьостекления с южной стороны, установка солнечных батарей на крыше,аккумулирующих энергию для хозяйственно-бытовых нужд. В Германии на некоторыхдомах установленные модули солнечных батарей или коллекторов производят большеэнергии, чем расходуют (рис. 3). Интересно, что «излишки»электричества поступают в местную электросеть.

Рис. 3. Модули солнечных батарей

Вжилом доме немало источников тепла — это кухонная плита, бытовыеэлектроприборы, лампы освещения и т. д. Специалисты подсчитали, что суммарно теплоот этих источников достигает значительных величин, сравнимых с мощностью системотопления.

Какуже отмечалось, в Москве и в Санкт-Пктербурге построены и строятся отдельныеэкспериментальные дома. Сдерживающим фактором в строительстве домов нового типаявляется их относительная дороговизна. По расчетам проектных организаций, стоимостьпостройки 1 м2энергоэффективного дома на 8–10% больше средних показателей для обычногоздания. Но, по подсчетам экономистов, разница в цене быстро нивилируется —дополнительные затраты на строительство такого дома окупаются уже в течение 7–10лет. Сегодня большинство зданий в России значительно отстают поэнергоэффективности от европейских стандартов.

Простоезаимствование проектов и технических решений, реализованных на Западе, из-заболее суровых условий и других причин для России не подходит.

Темне менее, отдельные принципы энергоэффективного дома необходимо реализовать ужесейчас. Прежде всего необходимо сломать стереотипы: «пассивный дом» — нефантастика. Сокращение природных энергоресурсов и другие причины толкают нас наэтот путь. Уже сейчас можно воплощать в жизнь отдельные принципыэнергоэффективного строительства домов и сельскохозяйственных построек. ВСеверо-Западном районе России большой интерес представляют громадные залежиторфянников. Мы уже писали, что в Новгородской и Тверской областях нашлиприменение торфо-древесные блоки «Геокар» (рис. 4).

Некоторыехарактеристики блока «Геокар» приведены в табл. 2.

Рис. 4. Линия по выпуску торфо-древесных блоков «Геокар»

Размеры	510?250?88 мм
Плотность	250–450 кг/м3
Предел прочности при изгибе	0,3–0,35 МПа
Теплопроводность	0,07–0,08 Вт/м•К

Таблица 2. Характеристики блока «Геокар»

Дляизготовления блоков «Геокар» выпускается серийное оборудование, составлентехнологический регламент и утверждены ТУ. Тверьгражданпроект разработал альбомтиповых строительных конструкций, изделий и узлов с применением «Геокара». ВНовгородской и Тверской областях строится различного назначения сооружения сприменением блоков «Геокар». Стоимость стен из блоков «Геокар» в 2–3 раза нижестоимости аналогичных стен из кирпича и, примерно в два раза по сравнению стениз бруса. Широкое применение строительных изделий и материалов из торфазначительно уменьшит стоимость зданий и сооружений.

Главныедостоинства торфо-древесных блоков «Геокар»: высокие теплофизические извукоизоляционные характеристики, значительные прочностные показатели, это экологическичистый материал, обладающий к тому же бактерицидными свойствами.

Условияпроживания в «пассивных домах» очень комфортны и экологически благоприятны. Вних автоматически поддерживается оптимальная температура, влажность и чистотавоздуха. Как пишут зарубежные СМИ, комфортная среда в «пассивных домах»способствует продлению жизни человека. Например, микроклимат такого зданияблаготворно влияет на аллергиков.

Большоезначение энергоэффективные дома имеют для охраны окружающей среды. Около 40 %выбросов СО2 в атмосферу образуется при сжигании топлива,используемого именно для отопления зданий. Широкое строительство «пассивныхдомов» значительно сократить эту цифру. Как подсчитали зарубежные специалисты;применяя качественную теплоизоляцию, можно сократить теплопотери аследовательно, затраты энергии на эксплуатацию зданий, вдвое и снизить уровеньвыбросов СО2 в атмосферу в десятки раз.

Самаконцепция «пассивного дома», в первую очередь, основана на бережном отношении кокружающей среде. За рубежом «passive hause» часто называют «экологическим домом», а район Viikki «экодеревней».

Расходэлектроэнергии, используемой на отопление 1 м2 жилой площади в год, как ужеговорилось выше, составляет менее 15 кВт•ч, что эквивалентно использованию 1,5 л отопительного мазута. Нашибогатейшие запасы торфа могут помочь во всех аспектах строительства иэксплуатации «энергоэффективного дома». Торф — и теплоизоляционный иконструктивный строительный материал, и топливо.

ВРоссии перспективы использования технологии «пассивного дома» огромны. Представляется,что на первом этапе необходимо начать строительство экспериментальных домов,строить индивидуальные эконом-коттеджи, внедрять принципы технологии «passive hause» всельскохозяйственном строительстве. Необходима поддержка со стороны государственныхструктур, бизнес-сообществ. Скажем, в Германии фирмам, занимающимисястроительством «passive hause», предоставляются государственные субсидии и льготы.

Безсомнения, будущее — за энергоэффективными домами. Будем жить в дружбе сокружающей средой!