Энергобезопасность пассивного дома

Уникальность пассивного дома в том, что его можно построить в «чистом» поле без использования газовых сетей и теплоцентралей. Нужен только источник водоснабжения и электроэнергия (примерно 10 кВт на дом или квартиру). Этого вполне достаточно для приготовления пищи, отопления, кондиционирования, вентиляции, горячего водоснабжения.

В случае отключении электроэнергии пассивный дом остывает на 1 °С в сутки при температуре наружного воздуха –15 °С. Во многом этому способствуют аккумуляторы тепла, роль которых выполняют массивные несущие стены, железобетонные плиты пола первого этажа и междуэтажные перекрытия. [19].

Ещё большее повышение энергобезопасности пассивного дома достигается с помощью дополнительного инженерного оборудования и различных источников энергии, к которым можно отнести: камины, печи, тепловые насосы, солнечные коллекторы для подогрева воды, солнечные батареи, ветрогенераторы и т.д.

Такие мероприятия по повышению энергобезопасности могут сделать пассивный дом полностью энергонезависимым с децентрализованным энергоснабжением, водоснабжением и очисткой бытовых стоков. Колодцы, скважины для воды и индивидуальные очистные сооружения сегодня выполняются многими фирмами.

Таким образом, пассивный дом является полностью энергонезависимым домом нового поколения, надёжным в эксплуатации, долговечностью более 150 лет, внутриклиматическая среда в котором является лабораторией здоровья для человека.

К первым экспериментам повышения энергосбережения зданий можно отнести сооружение, построенное в 1972 г. в городе Манчестер в штате Нью-Гэмпшир (США). [19]. Кубическая форма здания обеспечивает минимальную поверхность наружных стен, площадь остекления не превышает 10 %, что позволяет уменьшить потери тепла за счёт объёмно-планировочного решения. По северному фасаду остекление отсутствует. Покрытие плоской кровли было выполнено в светлых тонах, что уменьшает её нагрев и, соответственно, снижает требования к вентиляции в тёплое время года. На кровле здания установлены солнечные коллекторы (рис. 4.9.).

Рисунок 4.9. «Зеленое» здание One Angel Square в Манчестере (США)

В 1979 г. в городе Отаниеми (Финляндия) был построен комплекс Econo-house (рис. 4.10.). 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. В общую схему теплообмена здания, обеспечивающую энергосбережение, были также включены солнечные коллекторы и геотермальная установка. Форма скатов кровли здания учитывала широту места строительства и углы падения солнечных лучей в различное время года [37].

Впервые схему оборудования пассивного дома предложили в мае 1988 г. доктор Вольфганг Файст, основатель «Института Пассивного дома» в Дармштадтe, (Германия) и профессор Бо Адамсон из Лундского университета (Швеция). Концепция разрабатывалась в многочисленных исследовательских проектах, финансируемых землёй Гессен, Германия. [18].

Рисунок 4.10. Econo-house в Финляндии

Крупнейшим автономным домом в мире может стать «Башня Жемчужной реки» в Гуанчжоу (Китай), строительством которой занимается американская компания «Skidmore, Owings and Merrill». 69-этажная башня высотой 300 м, как и следует настоящему «нулевому» дому, не будет подключена к внешним источникам электроэнергии (рис. 4.11.). Характерная особенность этой постройки – наличие двойного остекления с вентиляцией между двумя слоями стекла, что позволит снизить издержки на кондиционирование помещения. Кроме того, в нём будут автоматические жалюзи, которые будут самостоятельно менять угол раскрытия в зависимости от положения солнца. Здание будет оснащена солнечными панелями и ветрогенераторами [37].

Рисунок 4.11. Башня Жемчужной реки (Китай)

В России понятие «пассивный дом» появилось сравнительно недавно. К сожалению, в связи с бюрократическими издержками прошлого в нашей стране для изменения системы отопления, водоснабжения нужен ряд разрешений, для получения которых необходимо обегать неимоверное количество инстанций. С установкой в подъездах ламп с датчиками движения жилищные компании тоже не торопятся: устанавливаются они, как правило, за свой счёт. На Севере, где полярный день тянется несколько месяцев, освещение подъездов все равно не прекращается.

Во всём мире к 2006 г. было построено более 6000 пассивных домов, офисных зданий, магазинов, школ, детских садов. Большая их часть находится в Европе.

Резюмируя всё вышесказанное, можно отметить основные концептуальные параметры, отвечающие требованиям энергоэффективного дома:

– высокоэффективная теплоизоляция дома, не только стен, но и потолка, пола, чердака, подвала. Формируется несколько слоев теплоизоляции (внешняя и внутренняя), не позволяющие выпускать тепло и впускать холодный воздух. Тепловые потери составляют 15 кВт∙ч/м2 (в обычном здании – 250-300 кВт∙ч/м2);

– инновационные оконные системы используют двух- или трёхкамерные конструкции, применяется специальная технология примыкания окон к стенам. Самые большие окна направлены на юг, откуда поступает максимальное солнечное излучение, что будет приносить больше тепла, чем терять;

– система рекуперации тепла выходящего из помещения воздуха. Воздух выходит и поступает в дом через специальный воздухопровод. В рекуператоре (теплообменнике) отработанный домашний теплый воздух нагревает поступающий уличный воздух (согретый уже в воздухопроводе от тепла земли) и затем выбрасывается на улицу.

Известно, что при отоплении жилья в атмосферу выбрасывается до 40 % углекислого газа от всего объёма CO2, образующегося при сжигании топлива. Для обогрева домов нового типа применяются, как уже было отмечено, в первую очередь альтернативные источники энергии.

Сдерживающим фактором строительства пассивных домов в России является их относительная дороговизна, они примерно на 8-10 % выше стоимости обычных домов. Тем не менее, надо принять во внимание не только стоимость жилья, но и стоимость его дальнейшей эксплуатации. Затраты по эксплуатации пассивного дома в разы меньше затрат на обычное жилье, также стоит учесть постоянный рост цен на отопление, горячую воду и электроэнергию. Дополнительные затраты на строительство окупаются в течение 7-10 лет.

В пассивном доме отпадают затраты на некоторые виды работ и оборудование, присущие обычным зданиям:

– разводка водяного отопления и установки котельного оборудования;

– подключение газа;

– ёмкости для хранения топлива;

– чистка труб и фитингов.

Стоимость же электроконвекторов, системы вентиляции и дополнительного утепления практически ниже стоимости классического отоплении. А отказ от газовых сетей и теплоцентралей позволяет значительно сократить себестоимость строительства.

Стандартизация пассивных домов устанавливается в зависимости от значение удельного потребления тепловой энергии (УПТЭ) на отопление (кВт∙ч/м2) в год. В Европе принята следующая классификация зданий в зависимости от их уровня энергопотребления:

– «Старое здание» (здания, построенные до 1970-х годов) – УПТЭ примерно 300 кВт·ч/м² в год;

– «Новое здание» (здания, построенные с 1970-х до 2000 г.) – УПТЭ не более 150 кВт·ч/м² в год.

– «Дом низкого потребления энергии» (с 2002 г. в Европе не разрешено строительство домов более низкого стандарта) – УПТЭ < 60 кВт·ч/м² в год.

– «Пассивный дом» – УПТЭ не более 15 кВт·ч/м² в год.

– «Дом нулевого энергобаланса» (здание, архитектурно имеющее тот же стандарт, что и пассивный дом, но инженерно оснащённое таким образом, чтобы потреблять исключительно только ту энергию, которую само и вырабатывает) – УПТЭ = 0 кВт·ч/м² в год.

– «Дом с положительным энергобалансом», или «активный дом» – здание, которое с помощью установленного на нём инженерного оборудования (солнечных батарей, коллекторов, тепловых насосов, рекуператоров, грунтовых теплообменников и т. п.), вырабатывает больше энергии, чем само потребляет, т.е. может не только обеспечивать себя, но и отдавать энергию в центральную сеть. [18].

Иногда определение «пассивный дом» путают с системой «умный дом», одной из задач которой является обеспечение контроля энергопотребления здания. Дополнительным средством экономии тепловой энергии являются автоматизированные системы управления техническими устройствами в здании. Такие системы, к примеру, снижают температуру помещения во время отсутствия людей или в ночное время. «Умное» отопительное оборудование позволит контролировать и автоматически регулировать интенсивность отопления в зависимости от температуры на улице.