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

История завода ДКМК

История завода ДКМК, история каркасных домов на Урале

Загородный дом

Загородный дом для постоянного проживания, коттедж, каркасный дом, финский дом

Шумоизоляция каркасного дома — научный подход

Звукоизоляция стен и перекрытий каркасного дома — научный подход