Принципы строительства энергоэффективного дома

Мысль о снижении ежемесячных расходов на коммунальные нужды является своевременной тогда, когда Вы только планируете строительство собственного дома, а не тогда, когда дом уже построен. Многие технические решения, легко и дёшево реализуемые на этапе строительства, после постройки иногда будут очень дорогими, а иногда просто невозможными.

Львиная доля коммунальных затрат в России — это расходы на отопление, поэтому в первую очередь правильно снижать эти затраты.

Эта статья познакомит Вас с принципами строительства не просто тёплых, но энергоэффективных домов.

Европейский подход к экономии энергии на отоплении дома

В Европе уже давно на государственном уровне стремятся снизить энергопотребление как жилых, так и производственных и коммерческих зданий, над этими задачами работает множество лабораторий и институтов, которые проводят эксперименты, ведут замеры и тепловую съёмку зданий, изыскивают разнообразные способы снизить расход энергии.

Классификация зданий по их уровню энергопотребления.

Для начала обратите внимание на 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, которые строится в России.
• 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 (В ЕС 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 помошью установленного на нем инженерного оборудования: солнечных батарей, коллекторов, тепловых насосов, рекуператоров и т.п. вырабатывает больше энергии, чем само потребляет).

Еще раз: дом нулевой энергии и дом плюс отличаются от пассивного дома на самом деле лишь оснащением их добавочными энергетическими мощностями на альтернативных источниках энергии, таких как солнечные батареи, ветряные и гидроэлектростанции, термальные воды, тепловые насосы и т.п.

Поэтому стандарт, к которому сейчас cтремится прогрессивное европейское сообщество — это пассивный дом.

Концепция энергоэффективного дома с нормой годового энергопотребления 15 кВт•ч/(м2•год) называется пассивный дом. Реализация проекта обеспечивает одновременно повышение комфортности условий проживания и экономию энергетических ресурсов. На основе данной концепции уже построен и строится целый ряд зданий в Германии, Дании и других странах.

Пассивный дом может потребовать увеличения затрат при строительстве до 30% по сравнению со стоимостью возведения обычного дома. Но, при этом, на эксплуатационных расходах в этом доме при европейских ценах на энергоносители и учет экономится от 70% до 99%, что, в Европе достаточно интересно, а в России пока не так актуально, так как наши цены на энергоносители далеки от европейских.

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.

Концепция пассивного или энергоэффективного дома была разработана на основе экспериментальных исследований эксплуатируемых зданий и математического моделирования процессов теплопередачи с использованием методов ИК-термографии при обследовании конструкций. В соответствии с разработанной концепцией при проектировании энергоэффективного здания соблюдаются несколько основополагающих архитектурных и строительных принципов.

Принципы повышения энергоэффективности дома

• оптимизация архитектурных форм здания с учетом возможного воздействия ветра;
• оптимальное расположение здания относительно солнца, обеспечивающее возможность максимального использования солнечной радиации;
• увеличение термического сопротивления ограждающих конструкций здания (наружных стен, покрытий, перекрытий над неотапливаемыми подвалами) до технически возможного максимального уровня;
• сведение к минимуму количества и тепловой проводимости, имеющихся в конструкции тепловых мостов;/li>
• обеспечение необходимой воздухоплотности конструкции здания относительно притока наружного воздуха;
• повышение до максимального технически возможного уровня термического сопротивления светопрозрачных ограждающих конструкций;
• создание системы вентиляции для подачи свежего воздуха, удаления отработанного воздуха, распределения тепла в помещении и организация регенерации тепла вентиляционного воздуха.

Поправка на российские условия

Оценивая возможность применения предложенной концепции в Российской Федерации, необходимо отметить следующее. Обозначенный уровень энергопотребления – 15 кВт•ч/(м2•год) – в Европе реализуется в регионах с количеством ГСОП (градусо-сутки отопительного периода), равным 3400. В Российской Федерации к таким регионам относятся районы, расположенные в ЮФО южнее г. Ростов-на-Дону (3 523), Ставрополь (3 209), Астрахань (3 540), Элиста (3 668) и др. В более северных районах энергопотребление таких зданий будет существенно выше.

Технико-экономическая эффективность этих зданий в современных условиях определяется сравнительной стоимостью материалов и ТЭР, которые имеют конъюнктурный и меняющийся во времени, преимущественно в сторону увеличения стоимости ТЭР, характер. Технически эта концепция может быть реализована, однако, это потребует применения дорогостоящих строительных конструкций, например, двухкамерных стеклопакетов с криптоновым заполнением. Срок окупаемости такого здания в России будет очень большим, что и будет определять возможность его реализации в нынешних экономических условиях.

Таким образом, для России эта концепция на сегодняшний день не является экономически оптимальной. Это – дома будущего. Вместе с тем, уже сегодня в отечественной практике может быть использована значительная доля из предлагаемых в этом проекте технических решений, направленных на повышение энергоэффективности зданий, например, сокращение количества и проводимости тепловых мостов, повышение до определенного предела термического сопротивления строительных конструкций и др.

Какие принципы проектирования энергоэффективных домов стоит использовать в России

Основные принципы проектирования пассивного дома можно разбить на следующие подразделы:

Ландшафтно-планировочные.

Правильная ориентация здания по сторонам света, а именно:

• ветрозащита северной (возможно) глухой стороны здания, закрытость этой стороны: зеленые насаждения, лес, другое здание и т.п.;
• открытость объема здания с юга, отсутствие затенения южного фасада.

Объемно-планировочные.

• 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 оно компактнее;Идеальной считается максимальная приближенность формы здания к самой компактной: полушару, стоящему срезом на земле;
• зонирование: разделение на буферные и жилые зоны и 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.

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.

Изоляционные.

• качественная наружная теплоизоляция внешней оболочки здания: полное утепление всех сторон здания: фундамент, стены, крыша и т.д.;
• качество теплоизоляционного материала: его коэффициент теплопроводности, уровнь паронепроницаемости и теплоотражающих свойств, необходимая толщина слоя утеплителя;*
• качество нанесения теплоизоляции: отсутствие щелей между ее частями, деталями, стыками, фугами, швами; отсутствие мостиков тепла (проверяется термографированием, при помощи тепловизора);
• максимально возможная герметичность (воздухонепроницаемость) внешней оболочки здания (проверяется тестом Blower Door).

*Примечание: под "качественной теплоизоляцией" подразумевается, что теплопроводность плотных ограждающих конструкций (фундамента, стен, крыши) в пассивном доме не должна превышать 0,15Вт/(м²хК). Теплопроводность окон и других светопрозрачных конструкций не должна превышать 0,8Вт/(м²хК).

Инженерные.

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

Герметичность здания

Неконтролируемые утечки через зазоры должны быть меньше, чем 0,6 на общий объем дома в час во время теста (избыточного давления 50 ПА).

Термические мосты должны отсутствовать, либо сведены к минимуму.

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.

Метки: Информация Экология Технология

Похожие статьи

Канадский каркасный дом, американский каркасный дом и другие...

Канадский каркасный дом, финский каркасный дом — какая разница?

Шумоизоляция каркасного дома — научный подход

Звукоизоляция стен и перекрытий каркасного дома — научный подход

История завода ДКМК

История завода ДКМК, история каркасных домов на Урале