Пассивный дом

Строительство пассивного дома

Построить «пассивный» дом можно в любом месте с соблюдением некоторых требований к методам строительства. В данной статье мы рассмотрим внешние (макро) и технические (микро) условия, влияющие на технологию строительства идеального пассивного дома, отвечающего всем высоким стандартам энергосбережения и защиты экологии.

Макро условия

В первую очередь необходимо четко и правильно составить проект будущего здания, учесть все характеристики климатической зоны, рельефа, ландшафта, провести геодезические работы для оценки состояния грунта и почв.

Главный фасад пассивного дома будет расположен в южном направлении с возможным отклонением по оси до 30 градусов в восточном или западном направлении. Это оптимально обеспечит эффективное использование солнечной энергии. На южной стороне фасада будут размещены большие окна (до 35-40 процентов от площади фасада) для накопления солнечной энергии и дальнейшего равномерного распределения световых потоков.

В зимнее время именно южный фасад с его большими оконными проемами обеспечит приток энергии за счет повышенного солнечного воздействия, а летом избыточному накоплению тепла будет препятствовать современная система вентиляции. За счет этого во всех помещениях создастся умеренный приятный микроклимат.

Окна больших размеров на западной и восточной сторонах дома противопоказаны: зимой в короткие дни через них не будет поступать достаточно солнечного света, а летом во время восхода или захода солнца будет скапливаться большое ненужное количество энергии, что приведет к нагрузке работы вентиляционной системы. Окна на северной стороне дома должны быть по возможности как можно меньше потому, что будут являться источником потери тепла. Для минимизации энергопотерь помещений в северной части дома необходимо установить высококачественные двух-, трехкамерные оконные стеклопакеты. Пространство в камерах этих стеклопакетов заполнено специальным газом с низкой теплопроводностью. Коэффициент теплопередачи стеклопакетов – не более 0.8 Вт\м2К.

На фасад пассивного здания не должно падать никаких теней, чтобы оптимально обеспечить пассивное накопление солнечной энергии. Место перед передним фасадом здания должно быть свободным от растительности и деревьев. Также не рекомендуется высаживать деревья на северной стороне близко от дома. Деревья и растительность должны располагаться на юго-западном и юго-восточном участках от дома. Стандарт строительства пассивного дома требует соблюдать определенное соотношение площади ограждающей поверхности (внешние стены, пол, крыша) к суммарному объему внутренних помещений. Чем ниже результат этого соотношения, тем лучше теплоизолирован ваш дом. При проектировании строительства пассивного здания закладывается наиболее оптимальная компактная геометрическая форма в зависимости от требований заказчика и желаемого объема внутреннего пространства.

К сожалению, любые выступающие архитектурные конструкции типа балконов, навесов, мансард не приветствуются при начальном проектировании, если они слишком увеличивают ограждающую поверхность конструкции. Благодаря низкому коэффициенту площади внешней поверхности к внутреннему объему, многоквартирные дома (многоэтажки) имеют даже преимущество в энергосбережении перед частными большими домами.

Микро условия

Котлован будущего фундамента здания покрывают специальным теплоизолирующим покровом (существуют многие способы для его создания, мы рекомендуем использовать теплоизоляцию методом Пеноглас), который значительно снизит энергопотери через фундамент и значительно увеличит срок его эксплуатации в следствии дополнительной защиты от коррозии, температурных перепадов.

При строительстве дома используются только традиционные материалы: кирпич, камень, дерево. Во многих странах уже построены заводы по переработке неорганического мусора для дальнейшего изготовления экологически чистых строительных материалов. Строительство внешней поверхности пассивного здания должно быть оптимально спланировано, чтобы избежать лишних стыков, угловых швов, которые в дальнейшем образовывают «мостики холода».

Строительные элементы внешней поверхности должны быть теплоизолированы материалом с коэффициентом теплопередачи не выше 0.10-0.12 Вт\м2К. В капитальном строительстве для этих целей используют минвату, пенополиурентаны, напыление Пеноглас, твердые пеноблоки. Современные теплоизоляторы обладают и прекрасными гидроизолирующими характеристиками: защищают дом от влаги и сырости, а диффузную влагу (пар) выпускают наружу. Таким же способом теплоизолируют кровлю (крышу), чердачное помещение, подвалы. Только через незащищенную крышу и плохо теплоизолированный чердак энергопотери могут составить 40 процентов.

В пассивном доме полностью отсутствуют зазоры, трещины, щели. Абсолютная герметичность всего внутреннего объема дома и качество используемых теплоизолирующих материалов обеспечивают эффективную тепло-, гидро-, звукоизоляцию. Для проверки качества проведенных работ должен производиться специальный тест - испытание на герметичность ограждающих конструкций дома и поиск мест утечки тепла. Технология «пассивный дом» предусматривает эффективную теплоизоляцию всех ограждающих поверхностей (не только стен, но и пола, потолка, чердака, подвала и фундамента). Надежная качественная теплоизоляция не только значительно сокращает энергопотребление дома и расход ресурсов зимой, но и понижает температуру внутренних помещений летом.

В пассивном доме устанавливается комфортный микроклимат, исключающий неравномерное распределение тепла или прохлады по всему дому. Важную роль в пассивном доме играет качество окон и их расположение. Ведь они – «солнечные аккумуляторы», собирающие энергию для дальнейшего обогрева помещений. Специальные стеклопакеты с 2-3 внутренними камерами должны обладать низкой теплоотдачей не выше 0.5-0.75 Вт\м2К. Оконные рамы изготавливаются из специальных теплоизолирующих материалов, а внутренние камеры заполняют аргоном или ксеноном, обладающими низкой теплопроводностью. Большое значение имеет и правильный монтаж для обеспечения герметичного соединения оконной рамы со стеной, утепляются оконные проёмы. Большой популярностью пользуются деревянные и алюминиевые рамы с тройным стеклопакетом. Сами стекла имеют специальный состав, покрываются специальными пленками, отражающими тепловое излучение внутрь помещения. Для дополнительной теплоизоляции можно установить на окнах ставни, жалюзи.

Технология строительства пассивного дома не всегда позволяет полностью отказаться от активного отопления или охлаждения в местах с постоянно высокими или низкими температурами. Но именно система обогрева, вентиляции, кондиционирования пассивного дома позволяет расходовать ресурсы более эффективно за счет оптимальной минимизации энергопотерь. В правильно теплоизолированном доме непродуктивные потери тепла через стены, крышу, пол и окна сокращены к минимуму. Но неправильная вентиляция и традиционные способы проветривания помещений может привести к 50 процентным потерям энергии. В обычных конвекциональных домах вентиляция осуществляется за счет естественного движения воздуха, поступающего через специальные пазы в окнах, а удаление отработанного воздуха происходит слабыми вентиляционными системами, расположенными в кухнях и санузлах. В пассивном доме устанавливается вентиляционное оборудование с рекуперативной функцией. «Комфортная» вентиляция обеспечит постоянный приток оптимального количества свежего воздуха и отток ненужного отработанного из помещений.

Но накопленное тепло не теряется, а возвращается в дом. Поступающий свежий холодный воздух нагревается в специальном теплообменнике за счет тепловой энергии отработанного воздуха. Исключается возникновение сквозняков, сырости в доме. Дополнительной энергоэффективности можно добиться, если приток и отток воздуха происходит через подземный воздухопровод, снабженный теплообменником. Такая система круглый год использует энергию земли для нагревания или охлаждения входного потока. Вентиляционная система целенаправленно подает очищенный свежий воздух в жилые комнаты, а отработанный воздух из туалета, ванной комнаты, кухни эффективно выводится наружу. Современная система вентиляции контролирует и оптимизирует температуру во всех комнатах, проводит гигиеническое очищение и ионизацию воздуха.

Квалифицированное выполнение вышеперечисленных условий, качественное проектирование и его поэтапная реализация, правильное понимание поставленных задач являются залогом успешного строительства «пассивного» дома.

Общая концепция

Общая концепция пассивного дома Современные конструкции стандартных домов имеют большой коэффициент теплопотерь. Так, для обыкновенного кирпичного здания эта цифра составляет до 350 квт\ч на 1 м2 в год. Энергоэффективный, или, как его теперь называют, «пассивный дом» – это здание, отличительной особенностью которого является малое потребление энергии с абсолютно независимой энергосистемой, не требующей дополнительных расходов для создания комфортных условий быта. Такой дом потребляет всего 10 процентов энергии, которая расходуется в обычных домах. Пассивный дом можно для наглядности сравнить с нашим туристическим спальным мешком, прекрасно сохраняющим тепло даже в самую холодную погоду.

В этом доме отсутствует привычная для нас система отопления, тепло создается бытовыми приборами (телевизор, стиральная машина, кухонная плита…), лампами освещения, возобновляемыми источниками энергии и даже людьми и животными, находящимися в помещении. Только один человек, удобно расположившийся в кресле и читающий газету, выделяет тепловую энергию мощностью до 130 вват. Тепловые насосы или солнечные коллекторы обеспечат круглосуточное горячее водоснабжение.

Высокая эффективность сбережения энергии пассивного дома заключается в умелом планировании строительства с учетом многих факторов: расположения здания к сторонам солнечного света, климатических особенностей, рельефа местности, используемых современных строительных материалов, обладающих низкими показателями теплопроводности. При строительстве пассивного дома используют комбинацию применения низкотеплопроводных материалов с современной технологией максимально эффективного использования альтернативных источников энергии. При проектировании высчитывается наилучшая форма здания, его габариты. Цель - уменьшение площади внешней поверхности и сохранение внутреннего объема. Минимизация площади внешней поверхности здания приводит к уменьшению расходов энергии для его содержания. Цвет материалов, применяемых в строительстве и при теплоизоляции, также влияет на теплообмен с окружающей средой, для пассивных домов характерен светлый цвет кровли и стен, темный - пола, все чаще используется зеркальное покрытие внешних стен. Все это заметно снижает влияние внешних факторов на микроклимат внутри дома.

Конструкция и материалы

Залог энергоэффективности пассивного дома закладывается и на стадии проектирования оптимальной конструкции здания и во время строительства с использованием современного инженерного оборудования и новейших технологий. Пассивный дом – это единая независимая энергетическая система с минимизированными потерями тепла за счет эффективной теплоизоляции ограждающих конструкции (стены, крыша, пол, окна, чердак, подвал, фундамент). Формируются несколько слоев теплоизоляции – внешняя и внутренняя, устраняются так называемые «мостики холода», что позволяет сохранять тепло в доме и не впускать внутрь холод, влагу, сырость. Используются двух- трехкамерные конструкции стеклопакетов, внутрь которых закачивается низко-теплопроводный газ, а специальная конструкция примыкания окон и дверей балкона к стенам надежно защитит дом. Использование системы оптимального расположения больших окон на южную сторону, позволит максимально использовать солнечный свет и сократит потери тепла через окна на 40-60 процентов.

В пассивном доме организовывают приточно-вытяжную систему вентиляции с рекуперацией тепла, воздухообмен происходит через подземный воздухопровод, снабженный теплообменником (рекуператор). Схема проста: отработанный домашний воздух в теплообменнике нагревает поступивший свежий и выбрасывается на улицу. Рекуператор использует энергию тепла земли: зимой нагревает холодный воздух, а летом охлаждает горячий, поддерживая постоянно температуру 17-18С0. Принудительная вентиляция сохраняет и возвращает до 90 процентов тепла выбрасываемого из помещений теплого воздуха. Необходимость в использовании мощных систем отопления или кондиционирования отпадает. Современное оборудование рекуперации тепла также выполняет функции дезинфекции и озонирования воздуха, регулирует температуру и расход кислорода. Именно эта система обеспечивает зимой необходимое тепло, а летом приятную прохладу.

Высокоэффективные теплоизоляционные материалы являются важными компонентами в многокомпонентных фасадных и кровельных системах. Они радикально сокращают непродуктивные потери тепла через ограждающие конструкции (кровля, стены). Использование новейших материалов теплоизоляции для утепления стен, кровли, фундамента в конкретных климатических условиях позволит сократить энергопотери даже до 90 процентов. В начале строительства пассивного дома в его котловане создают непрерывный теплоизолирующий контур (например, с использованием технологии утепления с помощью Penoglas), который предотвратит контакт фундамента с грунтом и не только тепло- гидроизолирует его, но и сохранит от различных коррозий и повреждений. Как отмечалось выше, в строительстве пассивного дома используются традиционные материалы (кирпич, дерево), исключается асбест и другие небезопасные материалы. Успешно выдержали испытания и все шире применяются продукты рециклизации (результат переработки неорганического мусора – стекла и бетона), что благоприятно влияет на экологию и позволяет решить некоторые проблемы утилизации отходов.

Дом будущего?

Большие расходы и потери энергоресурсов при постоянном росте цен на них заставляют обратить взор домовладельцев и муниципальных властей на концепцию строительства энергоэффективных жилых домов и общественных зданий. Расход энергии в пассивных домах сводится к минимуму за счет использования эффективных теплоизоляционных материалов и альтернативных источников энергии. Пассивный дом отвечает самым высоким требованиям потребителя к комфорту быта, стандартам экологичности, энергоэффективности.

Основные составляющие пассивного дома:- применение современных безопасных и высокотехнологичных материалов и конструкций для достижения минимальных непродуктивных потерь тепла,- организация приточно-вытяжной вентиляции,- современные оконные и фасадные системы,- грунтовый теплообменник,- использование природных альтернативных источников энергии (ветра, солнца, земли, подземных термальных источников) для отопления, кондиционирования и обеспечения горячего водоснабжения.На отопление обычного стандартного дома или квартиры требуется до 300 квтч\м3 в год, а пассивный дом потребляет менее 15 квтч\м3. При этом внутренняя площадь и объем дома не влияют на эффективность его теплозащиты. Современные системы вентиляции и инженерного оборудования позволяют использовать автономные и экономные режимы работы в случае отсутствия людей в помещениях.

Высокий «интеллект» инженерных систем пассивного дома с заданными параметрами работы дистанционного управления микроклиматом делает его «умным» домом. Использование традиционных и новых высокотехнологичных материалов в строительстве пассивного дома позволит архитекторам применять оригинальный дизайн, удовлетворяющий требованиям заказчика и местным нормам правил строительства.

В чем заключается основная идея пассивного дома?

При строительстве такого дома используются пассивные системы, которые будут работать без подачи энергии извне. Главное, чтобы все составляющие дома (окна, стены и полы) были спроектированы таким образом и из таких материалов, чтобы они смогли сохранять и правильно распределять получаемое от солнца тепло зимой, но препятствовать нагреванию здания летом. Пассивный дом, по идее, должен обходиться без отопительных систем, ограничиваясь теплом, получаемым от имеющейся в нем бытовой и осветительной техники и находящихся в нем людей. В случае необходимости, возможно использование природных источников энергии (солнца и ветра) для горячего водоснабжения и отопления. Таким образом, основная идея пассивного дома заключается в минимальном потреблении энергии и абсолютной энергонезависимости.

В условиях мирового энергокризиса и климатических изменений возникла необходимость в альтернативных источниках энергии. Пока такие источники находятся в стадии разработки или же их производство не является массовым, они не в состоянии заменить традиционные. Растущие цены на традиционные ископаемые энергоносители являются стимулом к сохранению полученной энергии. Одним из возможных способов решения данной проблемы можно считать концепцию создания пассивного дома.

В чем заключается основная идея пассивного дома?

Выбор материалов, для строительства пассивного дома.

Каким бы высокотехнологичным не было строительство дома, оно не возможно без использования таких материалов как кирпичи, цемент, дерево, камень и др. Все материалы должны быть экологически чистыми обеспечивать максимальное сохранение тепла. В последние годы при производстве стройматериалов используется технология рециклизации, т.е. повторного использования в результате переработки.

Конструкция пассивного дома

При конструировании пассивного дома учитывается тот факт, что основная доля теплопотерь приходится на фундамент и кровлю. Следовательно, здесь необходимо использовать строительные и теплоизоляционные материалы с минимальным коэффициентом теплопроводности. На крыше пассивного дома не тает снег, т.к. тепло не уходит из дома. Учитывается цвет крыши и внешней оболочки здания – наиболее предпочтительным является белый цвет, значительно уменьшающий теплообмен. Для внешних стен может быть использовано зеркальное покрытие, а пол должен иметь темную окраску, делающую его более теплым, т.к. темный цвет не отражает солнечное излучение, а поглощает его. Обязательным является устранение «мостиков холода» во всех ограждающих конструкциях. Теплоизоляция в пассивном доме должна быть многослойной. Применяется усиленная (внешняя и внутренняя) теплоизоляция. Окна пассивного дома направлены, по возможности, на солнечную сторону. В основном - это современные оконные системы: двух или трехкамерные стеклопакеты, заполненные инертным газом. Используются I- и K-стекла, со специальными, отражающими тепловое излучение покрытиями. Для того чтобы окна пассивного дома открывались как можно реже в холодное время года, необходима оптимальная система вентиляции. Это сложнейшая система с использованием рекуперации тепла (холода). Рекуперация – это процесс теплообмена, при котором тепло удаляемого воздуха передается свежему поступающему воздуху (при помощи специальных рекуперационных теплообменников, установленных в кондиционерах и вытяжках). Возможна установка теплообменников в подземных воздухопроводах, где, нагретый за счет тепла земли, воздух попадает в рекуператор и, за счет теплого отработанного воздуха, прогревается до 170С. Летом, таким же образом, воздух охлаждается. При такой системе вентиляции, необходимость использования кондиционеров и отопительных приборов сводится к минимуму. Вместо традиционных лампочек накаливания в энергоэффективном доме используются светодиоды. Для большей экономии на осветительные приборы устанавливаются таймеры и датчики движения и объема. Такие приборы будут автоматически отключать свет в местах где не находятся люди. Приобретение необходимых строительных материалов и оплата высококвалифицированных специалистов стоит немалых денег. Строительство энергоэффективного дома обходится в среднем на 8-10% дороже, чем строительство обычного дома. Однако, по подсчетам, дополнительные расходы на строительство пассивного дома окупаются за 7-10 лет. Пассивные дома – самые экологически безопасные дома, как в плане их воздействия на окружающую среду, так и в отношении проживающих в нем людей. При их строительстве используются только экологически корректные материалы, а отказ от традиционного ископаемого топлива сократит выброс парниковых газов. Эффективная система вентиляции делает пассивный дом максимально благоприятным для аллергиков. Показатели энергоэффективности жилых домов в России намного ниже европейских. Это связано с дороговизной стройматериалов и технологий. Однако в последнее время на российском рынке появилось огромное количество материалов для строительства энергоэффективных домов и все большее количество людей, осознавая что цены на энергоносители будут только расти, начинает задумываться о необходимости развития новых энергосберегаюшщих технологий. В Москве (жилой дом в Никулино-2) и под Петербургом уже построено несколько зданий с использованием таких технологий. В 2000 году в Москве (Куркино) началось строительство жилого района с использованием энергосберегающих технологий. Сегодня речь идет о предоставлении государственных субсидий фирмам, строящим пассивные дома и о переходе к их массовому строительству.