Энергосберегающий дом — что это такое

Борис Бутцев,по образованию физик (окончил МИФИ), кандидат наук. Долгие годы работал в сфере производства окон, продвижения современных систем вентиляции, сейчас консультирую по любым ситуациям с конденсатом и плесенью, микроклимата и комфорта в обитаемых помещениях.

В последние годы в информационном пространстве все чаще встречаются такие термины, как «нулевой», «активный» или «пассивный» дом. Так описывают жилье, затраты на содержание которого стремятся к нулю. Но возможно ли такое на самом деле: не тратиться зимой на отопление, самому обеспечивать себя электричеством и прочее? Может, это очередная модная фишка и фантазии маркетологов? Давайте разбираться.

В жизненном цикле здания стартовые вложения при строительстве — только вершина айсберга. После возведения дома последуют многолетние траты на электрическую и тепловую энергию, текущие ремонты и т.д. Можно ли сразу сделать все «по максимуму», чтобы потом платить намного меньше или не платить совсем? Архитекторы всего мира уверяют, что можно: с каждым годом строится все больше энергосберегающих домов.

Критерий: Мерой энергоэффективности принято считать удельный расход тепловой энергии на отопление за отопительный период в кВт час/кв.м. Но для дома с круглогодичным проживанием надо бы рассматривать не только отопительный период, но и весь год с учетом затрат энергии на кондиционирование / охлаждение воздуха в жару

Энергосберегающий и энергоэффективный — какая разница

С точки зрения удельного расхода тепловой энергии дома бывают:

  • Энергоэффективные — это здания с пониженным потреблением энергии на отопление. Насколько пониженным? Есть классификация зданий согласно СНиП «Тепловая защита зданий». Здание с классом энергоэффективности выше определенного считается энергоэффективным.
  • Пассивные — здания, у которых ежегодный удельный расход энергии на отопление не превышает 15 кВт час/кв.м.
  • С ультранизким потреблением энергии на отопление — здания, которые за год расходуют на отопление 16–35 кВт час/кв.м.
  • Активные — это здания с различным уровнем энергоэффективности, но с повышенным комфортом благодаря автоматическому управлению микроклиматом с помощью системы «Умный дом» и максимальному использованию энергии из возобновляемых источников (ветер, энергия Земли и Солнца). Есть примеры активных домов, которые вырабатывают энергии больше, чем потребляют. Излишки можно даже продавать.
  • С нулевым энергобалансом — это здания, общее энергопотребление которых равно нулю в результате компенсации потерь за счет использования возобновляемых источников энергии.
  • С положительным энергобалансом — здания, которые вырабатывают больше энергии, чем потребляют.

Факт: В обиходе мы пользуемся не совсем корректным термином «энергосберегающие дома», хотя по сути сохраняют энергию только здания с положительным энергобалансом. Остальные — разумно расходуют.

Кто определяет стандарты эффективности домов

В середине 1990-х в немецком городе Дармштадт был основан Институт пассивного дома. Его экспертам принадлежат основные разработки в сфере строительства энергоэффективных зданий. Они же определили и стандарт, согласно которому теплопотери на таких объектах не должны превышать 15–25 кВт час на 1 кв.м отапливаемой площади в год. Например, для обычного кирпичного дома нормой считается 200–300 кВт в час на «квадрат».

Добиться показателей энергоэффективного дома одним лишь качеством теплоизоляции невозможно. Пассивный дом отличается от обычного всем: особые требования предъявляются к его конструктивным особенностям, качеству окон и дверей, инженерному оснащению. Например, вместо традиционных источников энергоснабжения предлагается использовать альтернативные: солнечные батареи или же системы, которые черпают тепло из недр земли. Есть немало экспериментальных проектов, в которых эти идеи в той или иной степени реализованы.

Пять ключевых принципов в концепции пассивного дома:

1. Надежная теплоизоляция

Хорошо теплоизолированная оболочка здания сохраняет тепло зимой и приятную прохладу летом.

2. Особое внимание — окнам

Окна для энергоэффективного дома должны соответствовать двум условиям. Во-первых, это максимально высокое сопротивление теплопередаче. Такое возможно при использовании низкоэмиссионных стекол, «теплых»дистанционных рамок и заполнении межстекольного пространства в стеклопакетах инертными газами (аргон и криптон), применении многокамерных ПВХ-профилей.

Во-вторых, грамотное расположение. Поскольку окна являются каналами как потерь тепла, так и поступления, рекомендуется ставить их на южном фасаде здания, а на северном свести площадь остекления к минимуму. Посмотрите на схему выше: именно так должен падать свет в пассивном доме.

3. Вентиляция с рекуперацией 
Системы вентиляции в пассивном доме обеспечивают энергоэффективность благодаря рекуперации тепла.

4. Воздухонепроницаемость

Пассивные дома проектируются герметичными, чтобы исключить фильтрацию воздуха через наружную оболочку. Это позволяет увеличить энергоэффективность и минимизировать сквозняки и повреждения ограждающих конструкций из-за излишней влаги.

Да, про «дыхание дерева» в плане вентиляции в таких домах лучше забыть.

5. Проектирование без тепловых мостов

Предотвращение тепловых мостов, слабых мест в оболочке здания способствует равномерному распределению температуры, исключает разрушения из-за влаги и улучшает энергоэффективность.

Все пять принципов можно измерить количественно, и часто эти цифры в несколько раз превосходят требования современных норм для массового строительства.

Если говорить об удельных величинах потерь тепла на единицу площади или объема здания, то лучший вариант энергосберегающего дома — это шар: у него минимальное соотношение площади оболочки к объему. К тому же построить его можно из вполне доступных материалов.

Другой хороший вариант для энергоэффективного дома — возвести его в форме куба. Отсутствие наружных углов и выступов на фасаде позволяет минимизировать теплопотери даже в условиях сурового климата.

О ПРОЕКТЕ С ФОТО…
В гостях: Деревянный дом-шар под Зеленоградом

Пример с фото: энергоэффективный дом построен в Новосибирске и мало соответствует традиционным представлениям о жилье в условиях местного резко континентального климата. Однако по-европейски плоская крыша и панорамные окна в пол хорошо вписались в сибирский климат.

«Разуклонку кровли мы не делали, — рассказывает хозяин дома, — зато крышу сделали с заниженным парапетом, образующим углубление 40 см при норме в метр. Поэтому, несмотря на двух с половиной метровые сугробы вокруг дома, ветер выдувает снег с плоской крыши. В результате плиты перекрытия не перегружаются снегом». Кровля дома хорошо утеплена: кровельный пирог состоит из слоя пароизоляции, утеплителя (экструдированного полистирола толщиной 200 мм) и гидроизоляции из полимерной мембраны

О ПРОЕКТЕ С ФОТО…
Личный опыт: Энергоэффективный дом в Новосибирске

Пример с фото: личный дом архитектора Ольги Макаровой в Новой Москве построен с элементами пассивного дома. Он возведен из кирпича, внутри утеплитель Rockwool, по фасаду — облицовочный кирпич. «Из-за того, что есть расстояние между кирпичом и утеплителем, дом получился очень теплым», — рассказывает мама хозяйки. Кроме того,дом правильно ориентирован по солнцу. А стекла со светоотражающей пленкой задерживают часть УФ-лучей и при этом сохраняют тепло 

О ПРОЕКТЕ С ФОТО...
В гостях: Экодом в центре Новой Москвы взамен квартиры

Пример с фото: энергоэффективный дом в Подмосковье, где вместо привычных бетонных или деревянных стен — стекла, а на первом этаже нет ни единого обогревателя, кроме теплого пола. И при этом в доме (по словам хозяев) никогда не бывает холодно. Все дело в усиленных стеклопакетах толщиной 40 мм и закаленном стекле триплекс, из которого изготовлены порталы. Внутри — энергосберегающий слой, на полу — керамогранит, отличный теплопроводник. Поэтому помещение прогревается очень быстро

О ПРОЕКТЕ С ФОТО...
В гостях: Стеклянный дом на краю обрыва в Подрезково

Пассивный дом в 16 этажей — так тоже можно?

Чаще всего энергосберегающие технологии используют в частных домах. А можно ли сделать пассивным многоэтажный жилой дом? Да, можно. Но сразу оговоримся: смысл есть только для тех, кто платит за тепло «по индивидуальному счетчику» и понимает цену экономии. Если в вашей квитанции отопление рассчитывается по нормативам — нет смысла даже поднимать вопрос на собрании собственников.

Во что выльется переделка обычного дома в энергоэффективный? Чтобы понять, с чем именно придется бороться, давайте разберемся с потерями. Куда именно расходуется тепло из обычного многоэтажного жилого дом?

Автор схемы теплопотерь и теплопоступлений на фото выше — заведующий кафедрой «Городское строительство и хозяйство» одного из сибирских вузов, строительный эксперт. На примере конкретного жилого дома он показывает, сколько тепла теряется через окна и стены, сколько (почти половина общих потерь) — на подогреве вентиляционного воздуха в нормативном объеме, каковы солнечные и бытовые теплопоступления (в сумме они компенсируют потери через стены). Дом построен по нормам второго этапа по энергосбережению в соответствии с градусо-сутками отопительного периода (ГСОП) Омска. Горячее водоснабжение и потребление электроэнергии здесь не учтены.

Диаграммы взяты из статьи руководителя Центра энергосбережения и эффективного использования нетрадиционных источников энергии в строительном комплексе Москвы ГУП «НИИМосстрой», доктора технических наук Г.П. Васильева.

Здесь изображена структура тепловых и энергетических потерь современного серийного жилого дома П-44. После повышения уровня сопротивления теплопередаче стен до 3–4 кв.м град/Вт и окон до 0,5–0,6 кв.м град/Вт основной ресурс энергосбережения связан не с дальнейшим утеплением оболочки здания, а с инженерными системами — вентиляции и горячего водоснабжения. Речь идет об утилизации тепла вытяжного воздуха и канализационных стоков.

Получается, даже типовая многоэтажка может приблизиться к пассивному дому. Достаточно просто снизить теплопотери. Как это сделать?

Снижение теплопотерь за счет вентиляции

Есть заблуждение: дескать, снизить вентиляционные тепловые потери можно только за счет теплообмена между приточным и удаляемым воздухом с помощью пластинчатых или роторных рекуператоров. Это не так.

Существует адаптивная вентиляция по реальной потребности, где эффект экономии построен на том, что реально жилые помещения заселены далеко не всегда (люди уходят на работу, дети в школу и т.д.). В пустующих помещениях можно снизить расчетный воздухообмен в разы — без ущерба для качества воздуха.

На фото: автоматическая вытяжная решетка фирмы «Аэрэко» с индикаторами присутствия человека

Делается это автоматически при постоянном мониторинге индикаторов присутствия людей в помещении (концентрация углекислого газа, летучих органических соединений, паров воды, ИК-излучения от людей). Так можно добиться экономии 30–50% тепла, уходящего в вытяжку. Правда, оставшийся воздух уйдет в атмосферу, будучи комнатной температуры.

Максимальный результат дает сочетание двух энергосберегающих технологий в одном приборе. С помощью датчиков углекислого газа и датчиков присутствия / движения в жилых комнатах можно снижать общий уровень вентилирования в суточном режиме, а потом использовать традиционный рекуператор (на фото — рекуператор DXR фирмы «Аэрэко»).

КПД теплообменника системы DXR составляет 82%, а расход воздуха снижается до 50% (учет заселенности помещений). Суммарный эффект по энергосбережению достигает 92%.

Пример применения рекуператора DXR в обычной квартире

В энергосберегающих домах могут использоваться не только центральные рекуператоры, но и локальные. На фото —оконный регенератор фирмы «Ренсон».

Сначала теплый удаляемый воздух нагревает небольшой теплонакопитель, затем, при автоматическом переключении направления воздушных потоков, холодный приточный воздух подогревается.

Тепло удаляемого вентиляционного воздуха можно использовать для подогрева не только приточного воздуха, но и воды. На фото — крышный вентилятор «Аэрэко» с теплообменником «воздух-вода».

Схема утилизации тепла удаляемого вентиляционного воздуха в многоэтажном доме

Снижение потерь тепловой энергии

Из отапливаемого обитаемого дома много тепла теряется не только с удаляемым грязным воздухом, но и с удаляемой теплой водой (после принятия душа, мытья посуды и т.д.). В концепции пассивного дома возврат тепла от этих стоков тоже очень важен. На рисунке — пример, как это можно сделать.

Для повышения энергоэффективности здания надо максимально сократить потери тепловой энергии, постараться как можно большую часть неизбежных стоков тепла (вентиляция, канализация) утилизировать. Кроме того, решению задачи достижения энергетической независимости здания может помочь использование возобновляемых (условно бесплатных) источников энергии. Это энергия Солнца, Земли и ветра. Подробно останавливаться на этой теме не буду, поскольку для этого требуется несколько отдельных статей. Упомяну лишь, что наряду с привычными решениями вроде солнечных батарей, гелиоколлекторов, ветрогенераторов, можно использовать тепло грунта для отопления дома (тепловые насосы).

Схема прямого использования тепловой энергии от Солнца с помощью гелиоколлекторов

На схеме: тепловые насосы способны использовать тепло окружающего воздуха, воды и грунта для нагрева воды в жилом доме

Вместо выводов

Есть множество мнений, экспертов в том числе, что создание пассивного дома по немецкому образцу в России невозможно или крайне затруднительно по разным причинам (финансовым в том числе). Но это совершенно не отменяет возможности применения различных энергосберегающих технологий для снижения эксплуатационных затрат на отопление зданий. А в том, что уменьшить теплопотери вполне реально даже в суровых условиях Сибири, мы уже убедились.

ВАША ОЧЕРЕДЬ…
Как вы думаете, выгодно ли строить энергоэффективный дом в условиях средней полосы или холодного климата? Какие строительные материалы лучше использовать?

По материалам: https://www.houzz.ru/