Проектирование пассивных домов имеет свои особенности, хотя состоит из аналогичных этапов (стадий) создания рабочего проекта. Исключение составляет дополнительные, но обязательные этапы энергомоделирования, следующие за созданием эскизного проекта и архитектурного проекта. Стоит напомнить, что пассивный дом, в соответствии с немецким стандартом должен соответствовать следующим критериям:
- потребность в отоплении не более 15 кВтч/м2 в год или тепловая нагрузка не более 10Вт/м2
- общее энергопотребление первичной энергии не более 60кВтч/м2 в год (критерий ужесточился, ранее было 120 кВтч/м2в год)
- кратность воздухообмена при разности давлений в 50 Па наружнего и внутреннего воздуха не должна превышать 0,6 в час
- система вентиляции с КПД не менее 75%
- перегрев не более 28С и частота перегрева более 25С не более 10% в год по времени
Энергомоделирование должно учитывать все необходимые особенности конструкции дома и другие факторы, влияющие на вышеуказанные показатели дома. Энергомоделирование производится многократно (не менее двух раз) на этапах проектирования, каждый из которых благодаря этому приобретает свои особенности.
Итак, каковы особенности этапа создания эскизного проекта энергоэффективного дома? На стадии эскизного проектирования, помимо главного вопроса - планировки (поэтажного плана) и внешнего вида, решаются вопросы связанные с ориентацией дома на местности, расположением дома на участке, количеством и расположением светопрозрачных конструкций (окон) и архитектурными формы, каждый из которых имеет важное значение в будущем потреблении дома. Всем известно, что солнечная инсоляция играет ключевую роль в энергосберегающих, особенно пассивных домах. Но, влияние солнца может быть как положительным (зимой), так и отрицательным (летом), и почему при проектировании стандартных (обычных) домов таким влиянием можно пренебречь. Практика показывает, что положительное влияние солнца может снизить энергетические затраты на отопление в зимний период на 2-6 кВтч/м2 в год, что при годовом потреблении стандартных домов более чем 160 кВтч/м2, являются погрешностью измерения, а для пассивных домов с потреблением на отопление менее чем 15кВтч/м2 в год до 40%, а для домов с ультранизким потреблением от 15 до 35кВтч/м2 в год — до 25%. Именно от ориентации, расположения на участке (затенения от соседних зданий и насаждений), количества и расположения светопрозрачных конструкций зависит количество бесплатного тепла, которое подарит Вам Солнце. Одновременно с этим , солнечное влияние может существенно перегреть будущий дом в летний период, если прямые солнечные лучи будут палить в окна. И здесь в работу вступают архитектурные формы в виде: свесов кровли, балконов, террас, козырьков и пр. элементов, расположенных таким образом, чтобы прямые солнечные лучи не могли попасть в светопрозрачные конструкции. Хитрость заключается в том, что в зимний период солнце имеет значительно более низкую траекторию движение, чем в летнюю. Одновременно со всем вышесказанным архитектор проектировщик должен не забывать о разумной компактности будущего дома, так как теплопотери зимой и теплопоступления летом прямо пропорциональны площади поверхности будущего дома. Важной составной часть эскизного проекта энергосберегающего дома является спецификация оконных проемов, что зачастую не входит в состав эскизного проекта обычного дома.
Таким образом, на этапе эскизного проектирования энергоэффективного дома закладываются не только предварительные планировочные, объемно - пространственные параметры и архитектурно-художественные решения объекта, но и закладывается «фундамент» будущего энергосбережения дома.
Следующим этапом проектирования является укрупненное энергомоделирование, которое производится в специальной программной среде PHPP (пакета проектирования пассивного дома), которая по сути является методикой расчета. Применение специальной программы обусловленно исключительно методикой расчета. Любая методика какого-либо расчета имеет свою погрешность, обусловленную, как степенью детализации поэлементно, так и абсолютной величиной расчета. Существующие даже самые продвинутые методики расчетов теплопотерь здания и сопряженные с ними расчеты инженерных систем предполагают диапазон энергопотребления на отопление в пределах 120 — 350 кВтч/ м2 в год, а так же в большинстве случае не учитывают в тепловом балансе множество источников теплопоступлений и теплопотерь, которые соизмеримы с величиной погрешности методики. Если взять общепринятую погрешность в 10%, то это означает, что не будут учтены теплопоступления и теплопотери меньшие 12кВтч/м2 в год (это могут быть теплопоступления от внутренних источников, которые в свою очередь зависят от количества проживающих, или внешних источников — солнечная инсоляция, и теплопотери в узлах примыканий или какого либо крепежа и т. д. ) Когда речь идет об абсолютной цифре в 15кВтч/м2 в год, то становится очевидно, что пренебрегать такими элементами в энергобалансе нельзя. Более того, учитывая тот факт, что в самой идее пассивного дома заложен отказ от полноценной системы отопления, погрешность в 10% , т.е. в 1,5 кВтч/м2 в год не приемлема, а значит требуется методика расчета с большей точностью и большей детализацией факторов влияющих на энергобаланс.
Укрупненное энергомоделирование является очень важным и, как уже упоминалось, обязательным этапом проектирования энергосбергающего дома. На этапе укрупненного энергомоделирования определяются: выбранная количественная характеристика энергоэффективности, энергобаланс, как по всем конструкциям отдельно, так и по проекту в целом, максимальная тепловая нагрузка, технические и количественные характеристики применяемых материалов и оборудования (на примерах реально существующих на рынке). Энергомоделирование производится в нескольких вариантах (чаще всего не менее трех) с применением различных материалов и решений для нахождения оптимального баланса между стоимостью строительства и энергоэффективностью будущего дома. На этапе энергомоделирования определяются основные составы конструкций, проверяются на энергоэффективность решения принятые на этапе эскизного проектирования. Результатом любого энергомоделирования являются заключения, где дается оценка оптимальности эскизного проекта возможные рекомендации, по повышению энергоэффективности. По результатам укрупненого моделирования, принимается решение об утверждении эскизного проекта или его доработке. В отличии от обычного проектирования, в котором термические сопротивления ограждающих конструкций являются заданными, исходя из нормативных документов для заданного регионам, проектирование пассивных домов с применением пакета PHPP вычисляет необходимые термические сопротивления ограждающих конструкций для достижения желаемого результата, с учетом всех параметров, включая тепло человеческого тела и светодиодного освещения (не говоря уже о солнечной инсоляции).
Следующим этапом проектирования является архитектурное проектирование энергосберегающего дома. Архитектурный проект включает в себя: архитектурные и конструктивные решения, инженерное оборудование и организацию строительства со сметой. На этой стадии, так же как и при проектировании обычных домов, детально прорабатываются и подробно описываются решения всех элементов дома: полный состав наружных и внутренних стен, включая отделку; план и состав кровли; фундаментной плиты; кладочные планы (если имеются); полная ведомость применяемых материалов (включая отделочные) и оборудования (с детальными схемами монтажа) . Но для энергоэффективных, особенно для пассивных или ультранизких (по энергопотреблению) домов особенно важными являются узлы примыканий, крепления конструкций в местах разрыва (возможного частичного погружения внутрь) теплоизоляционного контура, а так же все проходы сквозь конструкции дома инженерного оборудования . Именно эти элементные решения, не учтенные при укрупненном энергомоделировании, могут не только значительно изменить энергоэффективность (иногда в 2 и более раза), но и предопределить проблемные зоны ( зоны пониженной температуры с возможной конденсацией влаги). Проектирование и детализация этих узлов зачастую должна производиться с применением специального программного обеспечения с моделированием теплопереноса (теплового потока) и построением температурных полей. Так же тщательно прорабатывается проект на общую герметичность отапливаемого контура, которая является важным необходимым условием для энергоэффективных домов. Уровень герметичности оболочки энергоэффективных домов зависит от степени энергоэффективности дома. Самый высокий уровень герметичности оболочки требуют пассивные дома. Результатом архитектурного проекта является пакет документов (чертежей с пояснениями), который будучи утвержденным, является инструкцией к действию для строителей. Однако, до утверждения архитектурного проекта необходимо произвести уточненное энергомоделирование, где будут учтены все решения принятые на стадии архитектурного проектирования.
Стадия уточненного энергомоделирования является окончательной вехой в многочисленных расчетах, гарантирующих отсутствие каких-либо просчетов в проектировании энергосберегающего дома. На этой стадии производится учет всех тепловых мостов, возникших при разработке узлов креплений, примыканий и проходов, которые ухудшают показатели по энергоэффективности, одновременно с этим в расчет принимаются все отделочные материалы, которые улучшают показатели энергоэффективности. Так же по результатам архитектурного проектирования корректировке может быть подвергнута воздухонепроницаемость (герметичность) оболочки отапливаемого контура, как в одну так и в другую сторону, что так же оказывает влияние на конечную энергоэффективность проекта дома. Можно сказать так: если укрупненное энергомоделирование является «фундаментом» энергосбережения, то уточенное энергомоделирование с ожидаемым результатом — это успех мероприятия. По результатам уточенного энергомоделирования принимается решение: утверждение архитектурного проекта, либо его доработка.
Утверждение архитектурного проектирования ставит жирную точку в проектировании дома.
Совет
При строительстве энергоэффективных домов с показателями расхода на отопление менее 80 кВтч/м2 в год необходимо применять энергомоделирование (расчет энергобаланса) помощью специальной программной среды PHPP (пакета проектирования пассивных домов), где учтены все параметры влияющие на энергоэффективность здания, в том числе тепло человеческого тела и светодиодного освещения (не говоря уже о солнечной инсоляции).