Александр Елохов, директор «Института пассивного дома», рассказал нам как развивалась данное направление в России и на что следует обращать внимание при строительстве.
Давно ли существует «Институт пассивного дома» на территории России?
Все началось в 2007 году, когда я вернулся из Германии, где проходил научную стажировку с 2004 по 2007 в Техническом университете г. Дармштадта на факультете архитектуры на кафедре «Эскизное проектирование и энергоэффективное строительство» у профессора Манфреда Хеггера и параллельно в частном научном учреждении «Passive House Institute» у его директора Вольфганга Файста. Я погрузился не только в технологию пассивного дома, но и изучил основы проектирования зданий с положительным энергетическим балансом, так называемые «активные дома».
Самым трудным было донести информацию до специалистов, так как о пассивных домах в России было очень ограниченное количество информации, и большая её часть была запутанной. Моей задачей было привлечь и рассказать об энергоэффективном строительстве не только архитекторам и проектировщикам, но и производителями строительных материалов. Благодаря заинтересованности в данной теме мы начали проводить совместные конференции, а также участвовать в строительных выставках отдельной экспозицией «Passive House», куда приезжали и партнеры из Германии.
Как быстро растет количество заинтересованных организаций в энергоэффективном строительстве с момента открытия института?
Я могу с уверенностью сказать, что заинтересованность есть и количество наших выпускников растет из года в год.
Какие материалы используются при строительстве ограждающей конструкции в пассивном доме?
Ограждающие конструкции – это всегда целый пул материалов. Самое важное чтобы материалы в ограждающих конструкциях правильно сочетались между собой. Для пассивного дома важным является замкнутая массивная теплоизоляционная оболочка. В современном энергоэффективном строительстве чаще применяются многослойные ограждающие конструкции и все реже однослойные конструкции. В многослойных ограждающих конструкциях используется силовой каркас, изготовленный из металла, бетона, кирпича, древесины или другого материала, который утепляется массивным слоем теплоизоляции. Толщина слоя теплоизоляции может достигать от 300 мм до 600 мм, все зависит от компактности зданий, условий окружающей застройки, климатических условий, коэффициента теплопроводности утеплителя. Для подбора теплоизоляции, характеристик окон, КПД рекуперации, ориентации здания по сторонам света, солнцезащитных устройств и т.д. используется специальный программный комплекс PHPP (пакет проектирования пассивного дома), в котором производится энергомоделирование здания. При использовании массивной теплоизоляции силовой каркас здания находится в благоприятном температурно-влажностном режиме, что значительно увеличивает долговечность несущих конструкций. Практически весь температурный перепад воспринимает теплоизоляция, а, например, в кирпичной кладке наружной стены перепад составляет от 1 до 2 °С.
Второй вариант для ограждающих конструкций, в первую очередь наружных стен, - это однослойные конструкции. Эти конструкции являются условно универсальными, т.к. выполняют функции по восприятию и передаче нагрузок на фундаменты и также по тепловой защите. В нашей стране этот способ широко распространён. Ограждающими конструкциями для стен может являться кладка из газосиликатных блоков или, например, «тёплой» керамики. Такие стены в обычном строительстве часто не утепляют. В таких конструкциях много слабых мест с точки зрения теплотехники в зоне примыкания с фундаментами, в зоне межэтажных перекрытий и наружных углов, в примыканиях окон, входных дверей, наружных стен с крышей и т.д. Для энергоэффективных и пассивных домов использование однослойных конструкций является тяжелой задачей даже для климата Германии. В РФ такие конструкции можно ограниченно использовать только в самых южных регионах, а на 95% территории страны использование эффективной теплоизоляции для энергоэффективных зданий будет обязательным.
Светопрозрачные ограждения (окна, двери) принято считать слабым местом в фасаде домов. Какие требования предъявляются к ним, чтобы они были допущены к установке в пассивный дом?
Теплотехнические показатели светопрозрачных конструкций, которые мы допускаем к установке в пассивных домах зависят от нескольких факторов. В первую очередь определяется в какой климатической зоне находится объект. Passive House institute условно принял 7 климатических зон (арктическая, холодная, умеренно-прохладная, теплая, умеренно-теплая, жаркая и очень жаркая). Для этих зон прописаны теплотехнические характеристики светопрозрачных конструкций, которые нельзя ухудшать. В том числе прописаны требования для светопрозрачных конструкций, установленных вертикально, под наклоном 45° и горизонтально. Интересным является тот факт, что один и тот же стеклопакет, установленный вертикально, под углом и горизонтально будет иметь разный коэффициент Ug. Угол наклона установки светопрозрачной конструкции необходимо учитывать, так как конвекция в стеклопакете усиливается при отклонении от вертикального расположения, соответственно ухудшается теплотехника. Разница в значениях Ug может составлять 20-30% и более, в зависимости от газового заполнения и межстекольного расстояния.
Для пассивных и энергоэффективных домов необходимо использовать стеклопакеты с максимальным солярным фактором, поэтому лучше всего использовать просветленные низкоэмиссионые стекла. Летнюю жару следует убирать с помощью наружной солнцезащиты.
Вторым важным фактором для определения теплотехнических характеристик окон являются требования теплового комфорта. Тут нормируется оперативная (ощущаемая человеком) температура внутри помещения, перепад оперативной температуры по углам помещения, перепад температур внутреннего воздуха на расстоянии 0,5 метра от окна на высоте 0,1 и 1,1 м от поверхности пола (перепад между двумя температурными датчиками человека - щиколотка и височная части сидящего у окна человека). Также нормируется температура на внутренней поверхности стеклопакета по его центру. Например, температура на внутренней части стеклопакета около +17,5…+18°С при температуре внутреннего воздуха +20°С и температуре наружного воздуха -25°С. При таких комфортных условиях на подоконнике можно даже спать.
Как пример рассмотрим среднюю полосу России. Это холодная климатическая зона. В пассивном доме с окнами, установленными вертикально и под углом 45 градусов (например, мансардные) будут следующие рекомендуемые значения: для вертикального окна Ug 0,65 Вт/м2К, а для мансардного окна Ug 0,70 Вт/м2К.
Ниже приведены данные для разных климатических зон и угла наклона установленной светопрозрачной конструкции:
- Арктическая Ug/w 0.45 Вт/м2К /0.50 Вт/м2К /0.60 Вт/м2К
- Холодная Ug/w 0.65 Вт/м2К /0.70 Вт/м2К /0.80 Вт/м2К
- Умеренно-холодная Ug/w 0.85 Вт/м2К /1.00 Вт/м2К /1.10 Вт/м2К
- Теплая Ug/w 1.05 Вт/м2К /1.10 Вт/м2К /1.20 Вт/м2К
- Умеренно-теплая Ug/w 1.25 Вт/м2К /1.30 Вт/м2К /1.40 Вт/м2К
- Жаркая Ug/w 1.25 Вт/м2К /1.30 Вт/м2К / 1.40 Вт/м2К
- Очень жаркая Ug/w 1.05 Вт/м2К /1.10 Вт/м2К /1.20 Вт/м2К
Наша компания, Ergohaus, специализируется на панорамном остеклении с ультратонким профилем, систем Keller minimal windows. Эти конструкции могут достигать 6-метровой высоты, при этом значение Uf = 0.70 В/м2К. Есть ли какие-то ограничения в размерах светопрозрачных окон и дверей, которые могут быть установлены в энергоэффективный дом?
Ограничений в размерах светопрозрачных конструкций в современных энергоэффективных домах практически нет, все зависит от климатической зоны. Если трехкамерные стеклопакеты, то есть ограничения по размерам створок из-за веса стекла. Для сдвижных конструкций особых проблем нет. Есть другой важный фактор – это площадь светопрозрачных конструкций и ориентация по сторонам света. Разумная площадь определяется результатами энергомоделирования в PHPP, чтобы за отопительный период был положительный энергобаланс на окнах (теплопоступления через окна превышали теплопотери). На южных фасадах с окнами в стандарте пассивного дома легко достигается положительный баланс, на восточных и западных фасадах чаще можно достичь небольшой положительный баланс или около нулевой, на северных фасадах про положительный и нулевой баланс можно забыть, т.е. там теплопотери всегда будут превышать теплопоступления. Часто пассивные дома имеют довольно большие площади окон на южных фасадах, разумные площади на западных и восточных фасадах и минимальное на северных. Также результаты энергомоделирования в PHPP помогают проанализировать тепловой комфорт внутри здания в летний период. Анализируется заданная температура и продолжительность превышения значений заданной температуры в определенном диапазоне температур, так называемая частота перегрева. Обычно задается температура +25 °С и кратковременное превышение в диапазоне +25…+28 °С. Для комфортного температурного комфорта в PHPP подбираются параметры солнцезащитных устройств (СЗУ), кратности воздухообмена системы вентиляции с наличием летнего байпаса и возможности подключения грунтового темплообменника, также минимизируются мощности внутренних источников тепла от трубопроводов с ГВС, бытовой техники, инженерного оборудования, освещения и т.д. Важнейшим отличием пассивных домов от обычных – это максимальный тепловой комфорт в любое время года. В первых пассивных домах были различные ограничения по размерам светопрозрачных конструкций, по размерам непрозрачных элементов: рама – створка, стойка – ригель и т.д. Поэтому первые пилотные пассивные дома выглядели немного неказистыми. Но сегодня пассивный дом может иметь любой внешний вид. В фасад дома спокойно могут быть установлены панорамные конструкции, как Keller, самое главное, чтобы они проходили по теплотехническим требованиям в зависимости от климатической зоны, были правильно установлены в зоне теплоизоляции (выносной монтаж) и имели положительный энергетический баланс за отопительный период.
