Пассивное здание (passive building)
Пассивный дом, энергосберегающий дом или экодом (нем. рassivhaus, англ. passive house) — сооружение, основной особенностью которого является отсутствие необходимости отопления или малое энергопотребление — в среднем около 10 % от удельной энергии на единицу объема, потребляемой большинством современных зданий. В большинстве развитых стран существуют собственные требования к стандарту пассивного дома. Показателем энергоэффективности объекта служат потери тепловой энергии с квадратного метра (кВт·ч/м²) в год или в отопительный период. Энергосберегающим считается здание, где этот показатель ниже 40 кВт·ч/м² . Для европейских стран этот показатель еще ниже — порядка 10 кВт·ч/м². Достигается снижение потребления энергии в первую очередь за счет уменьшения теплопотерь здания.[2]
1 Теплозатраты «пассивного дома»
Теплозатраты «пассивного дома» составляют 15-25 кВт/м2 в год (для сравнения, в кирпичном доме сталинской застройки 250-350 кВт/м2 в год), а потребность в незначительном отоплении дома возникает только при отрицательных температурах наружного воздуха.
Пассивный дом - это, в первую очередь, комплексный подход к энергосбережению жилища. Основные составляющие пассивного дома таковы:
- применение материалов и конструкций с максимальным сопротивлением теплопередаче для сокращения непродуктивных потерь тепла;
- организация приточно-вытяжной вентиляции с применением рекуператоров, использующих тепло выбрасываемого воздуха для обогрева, поступающего извне;
- использование природных источников энергии для отопления и горячего водоснабжения (энергии солнца, ветра, термальных подземных источников- альтернативные источники инергии).
2 Экономии энергии
Для достижения высокого уровня экономии энергии строительство энергоэффективных домов предполагает грамотную работу одновременно по четырем направлениям:
- Отсутствие тепловых мостов – старайтесь избегать включений, которые проводят тепло. Для этого существует специальная программа по расчетам температурного поля, которая дает возможность обнаружить и провести анализ наличия всех неблагополучных мест всех конструкций ограждения здания, для будущей оптимизации.
- Рекуперация тепловой энергии, механическая вентиляция и внутренняя герметизация. Нахождение и устранение ее утечек создается путем организации испытаний воздухонепроницаемости зданий.
- Теплоизоляция должна обеспечиваться во всех внешних участках – стыковых, угловых и переходных. В таком случае коэффициент передачи тепла должен быть меньше 0,15 Вт/м2К.
- Современные окна – низкоэмиссионые стеклопакеты, которые заполняются инертным газом.
3 Концепция пассивного дома
Архитектурная концепция пассивного дома базируется на принципах: компактности, качественного и эффективного утепления, отсутствия мостиков холода в материалах и узлах примыканий, правильной геометрии здания, зонировании, ориентации по сторонам света.
Одним из наиболее важных факторов, влияющих на потребление домом энергетических ресурсов, является его расположение относительно сторон света. Чтобы дом был энергосберегающим, большая часть окон должна быть направлена на юг. При этом отклонение до 30° от азимута на юг незначительно уменьшает использование энергии солнца. Если дом расположить по-другому, то стены и крышу здания следует утеплить более эффективно, чтобы компенсировать недостаток тепла, попадающего в помещение с лучами солнечного света.
4 Улучшение энергоэффективности дом
Комплекс мероприятий по улучшению энергоэффективности дома состоит из следующих мероприятий:
- теплоизоляция стен – почти все варианты утепления предусматривают создание композитных стен, т.е. слоеных, где каждый слой имеет свое назначение (несущая, теплоизолирующая часть и облицовка);
- утепление потолка – все тепло поднимается вверх, поэтому утепление этой составляющей дома очень важно;
- утепление пола – холодное напольное перекрытие способствует быстрой потере тепла (использование полистирола или минеральной ваты);
- теплоизолирование оконных и дверных проемов.
5 Материалы для пассивного дома
Для теплоизоляции стен наиболее эффективными и долговечными признаны системы наружного утепления здания. Это вентилируемые навесные фасады и системы фасадного утепления со штукатурным слоем. На данный момент разработано немало фасадных систем на основе таких современных теплоизоляционных материалов как каменная вата. Но применение современных систем фасадного утепления не решает полностью проблему теплопотерь. Теплоизоляция должна располагаться равномерно и непрерывно по всему контуру здания. Мостики холода должны максимально исключаться и при необходимости иметь дополнительную теплоизоляцию. По всему контуру здания должна быть проложена воздухонепроницаемая оболочка, обеспечивающая герметизацию здания.
6 Отопление
Энергетически «пассивный» дом — это здание, в котором расходы на отопление ничтожно малы, что практически делает его энергонезависимым. пассивный дом должен быть независимой энергосистемой, вообще не требующей расходов на поддержание комфортной температуры. Отопление пассивного дома должно происходить благодаря теплу, выделяемому живущими в нем людьми и бытовыми приборами. При необходимости дополнительного «активного» обогрева, применяется использование альтернативных источников энергии. Решать проблему охлаждения/кондиционирования здания также предполагается за счет соответствующего архитектурного решения, а в случае необходимости дополнительного охлаждения – за счет альтернативных источников энергии, например, геотермального теплового насоса.
7 Водоснабжение
(ГВС) в пассивных домах может составлять доминирующую долю в совокупных энергетических затратах здания. В связи с тем, что для пассивного дома установлен жесткий норматив суммарного расхода первичной энергии для всех нужд - 120 кВт·ч/м 2 в год – на отопление, ГВС, электричество, реализация системы ГВС должна осуществляться наиболее энергоэффективным способом. В качестве такого способа рекомендуется комбинация компактных тепловых насосов с солнечными коллекторами.
8 Окна
Как считают эксперты, наиболее слабым в этом смысле участком стены являются окна - на них приходится около 30-40% суммарных теплопотерь дома. Поэтому в концепции пассивного дома важное место занимает использование оконных систем с высоким уровнем теплозащиты. Современные светопрозрачные конструкции не только изготавливаются из материалов с низкой теплопроводностью (в первую очередь, ПВХ - поливинилхлорида), но и конструктивно устроены так, чтобы обеспечивать максимальную теплозащиту. Для этого предусмотрены герметичные стеклопакеты, не менее двух контуров уплотнений между рамой и створками, а также наличие воздушных камер в профилях, из которых собираются окна.
9 Вентиляция
Непременным атрибутом пассивного дома является контролируемый воздухообмен, обеспечиваемый приточно-вытяжными устройствами с рекуператорами. Принудительная вентиляция позволяет возвратить до 90% тепла уходящего воздуха. Достигается это посредством установки теплообменника, где и происходит нагревание поступающего свежего воздуха теплом уходящего. Кроме того, современные системы вентиляции, оснащенные автоматикой, регулируют температуру и расход воздуха, переходят в экономный режим работы в случае отсутствия людей в помещении и пр. Устанавливаться рекуператоры могут на различных участках здания: потолках, стенах, полу или на крыше. Их можно монтировать и снаружи здания. Оборудование представляет собой или моноблок, или отдельные модули. Для дополнительного подогрева входящего воздуха в зимний период и снижения энергозатрат используется грунтовой теплообменник. В результате расход энергии на работу такой вентиляционной системы пассивного дома абсолютно минимален – энергия тратится только на перемещение воздуха. [4]
10 Преимущества недостатки
Основные преимущества пассивных домов: комфортность проживания; энергоэффективность; снижение затрат на создание систем отопления и кондиционирования; применение нетрадиционных источников энергии; уменьшение эксплуатационных затрат; экологически прогрессивный объект, снижение выбросов вредных веществ в окружающую среду.
Недостатки пассивных домов: пассивные дома, как правило, создаются на базе коттеджного, малоэтажного домостроения; требуется высокая квалификация архитекторов, проектировщиков, строителей; применение дорогостоящих строительных материалов, систем и оборудования; высокие эксплуатационные затраты на обслуживание объекта; обслуживание дома требует от жильцов профессиональных навыков.