Без счетов за отопление. Пассивный дом и его строение.(Часть 1)

Мы живем в эпоху перемен. Эта фраза в форме предостережения, принадлежащая Конфуцию, отражает всю шаткость нынешнего мира. Мы приспосабливаемся, адаптируемся, затягиваем потуже пояса. В том числе из-за очередного подорожания электроэнергии, газа. Дома, в которых мы живем все дороже содержать. Часто слышим выкрикивания о энергоэффективности и экономии.

Между тем, в мире уже давно все продумано и проработано, бери да пользуйся готовым опытом и технологиями. Существует несколько концепций жилья, как минимально потребляющего энергию, так и отдающего её внешним потребителям: пассивный дом, нулевой дом, активный дом, энергосберегающий дом. Если кратко, то пассивным считается дом, потребление энергии на отопление которого составляет, в зависимости от региональных стандартов, не более 10-15 кВт·ч/м?год. Нулевым является дом, потребление и производство энергии которым от возобновляемых источников одинаково. Ну а активным будет тот дом, который вырабатывает больше энергии от возобновляемых источников, чем потребляет, а излишек отдает, например, в общую сеть. Легко заметить, что нулевым и активным может быть любой дом, при установке в нем соответствующей мощности ветрогенератора, солнечных батарей, либо биогазовой установки. Вот это и есть принципиальная разница - существенные дополнительные расходы от стоимости самого дома на энергосберегающее оборудование. Другое дело изначально спроектированный и построенный пассивный дом, рассчитанный на многие годы эксплуатации, который, при дополнительных минимальных затратах, может стать нулевым, а при чуть больших – активным. Концепция пассивного дома предполагает, что это относительно недорогое строительство, такое жилье может стоить столько же, сколько обычный дом, или незначительно дороже. Разница в стоимости должна быстро окупиться за счет низких эксплуатационных расходов.

Итак, пассивный дом. Он представляет собой здание с предельно минимизированными тепловыми потерями, оптимально ориентированное по сторонам света, органично вписанное в окружающий ландшафт. В идеале пассивный дом должен быть независимой энергосистемой, вообще не требующей расходов на поддержание комфортной температуры. Вся необходимая энергия для жизнедеятельности людей должна вырабатываться внутри самого дома. Как пример, если соответственно одеться, можно себя очень уютно чувствовать даже в морозы – одежда, фактически термоизоляция, сохраняет тепло нашего тела. Вот и пассивный дом должен быть этакой «терморубашкой», сохранять тепло, не пропускать ни жару, ни холод. Это достигается отличной теплоизоляцией, герметичностью, возвратом тепла вытяжной вентиляции в дом с притоком свежего воздуха, энергоэффективной бытовой техникой. В теории все просто, но на практике концепция пассивного дома требует пересмотра некоторых традиционных технологий строительства. На рисунке ниже приведены основные теплопотери обычного дома.

Poteri

Как видим, собственно уменьшение теплопотерь требует решения еще целого набора необходимых задач — термоизоляции стен, крыши и фундамента, конструкции окон и системы горячего теплоснабжения. Так же обязательна практически полная герметичность здания и наличие принудительной вентиляции с рекуперацией тепла.

Концепция пассивного дома.

Итак, концепция энергосберегающего дома предполагает следующее:

  • правильная ориентация здания по сторонам света, открытость и отсутствие затенения южного фасада, ветрозащита северной глухой стороны здания зелеными насаждениями, деревьями, другими зданиями хоз. назначения;
  • максимальная компактность здания — соотношение площади ограждающих конструкций — стен, окон, крыши, пола и всего объема здания (его полезной площади). Чем меньше площадь ограждающих конструкций по отношению к полезной площади здания, тем компактнее оно;
  • по возможности полное отсутствие балконов и других внешних элементов. Идеальной считается максимальная приближенность формы здания к полусфере, стоящей срезом на земле;
  • расположение с юга максимального количества окон, светопрозрачных конструкций, которые пропускали бы глубоко в здание лучи низкого зимнего солнца, но не более 40% от площади стен;
  • наличие наружной летней солнцезащиты в виде эркеров, карнизов, террас, затеняющих светопрозрачные конструкции, окна и не дающих попадать лучам высокого летнего солнца в здание;
  • оптимальное расположение и соотношение окон и других светопрозрачных конструкций должно быть следующим: 70-80% с южной стороны, 20-30% с восточной, 0-10% с западной
  • отсутствие на северной стороне окон, светопропускающих конструкций, через которые тепло покидало бы здание;
  • разделение на буферные и жилые зоны; расположение вспомогательных помещений с севера в качестве буферных зон; расположение жилой зоны на юго-востоке;
  • наличие массивных аккумулирующих элементов внутри помещений — стен из полнотелого кирпича или бетона, отделанных изнутри, например, глиняной штукатуркой, для обеспечения приема, сохранения и отдачи ими энергии в местах, куда попадают прямые солнечные лучи от низкого зимнего солнца;
  • улавливание аккумулирующими элементами энергии внутренних источников тепла — бытовых приборов, компьютеров, освещения, тела человека, и т.п.;
  • полное утепление всего периметра здания: фундамента, стен, крыши; то есть, создание внешней теплоизоляционной оболочки здания - теплопроводность плотных ограждающих конструкций (фундамента, стен, крыши) в пассивном доме не должна превышать 0,15Вт/м?хС?. Теплопроводность окон и других светопрозрачных конструкций не должна превышать 0,85Вт м?хС?;
  • внутренняя теплоизоляция всех внешних ограждающих конструкций - фундамента, стен, крыши;
  • максимально возможная герметичность (воздухонепроницаемость) внешней оболочки здания; - система приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией;
  • использование подземных каналов (грунтовых теплообменников ) для пассивного предварительного подогрева (или охлаждения) воздуха и воды.

Использование выше перечисленных приемов позволяет энергосберегающему дому очень хорошо сохранять тепло:зимой при аварийном отключении системы отопления температура внутри такого дома понижается лишь на 1-2 °С в сутки.

Какими способами решаются описанные задачи?

Например, правильная ориентация здания зависит от рельефа местности, от сезонных ветров, наличия или запланированной посадки зеленых насаждений, деревьев. Требование к открытости южного фасада имеет ключевое значение для поступления солнечной энергии, предполагает достаточное свободное пространство с этого направления. Защищенность северной части здания тоже не маловажна - чем лучше прикрыта северная сторона здания, тем меньше потерь будет в этом направлении. Выигрышно смотрятся в этом отношении дома на южных склонах холмов, а так же дома, прикрытые с севера не жилыми строениями, садом, лесом, посадкой.

Так что на самом деле приближенное к полусфере решение можно встретить очень редко, в экспериментальных проектах. Чаще всего используется форма дома, в разрезе с севера на юг напоминающая неправильный многоугольник, с большим южным фасадом и уменьшенной площадью северной стороны. В плане пассивный дом может быть так же многоугольным,с юго-восточным и юго-западным фасадами, но наибольшей популярностью пользуется план с удлинением по оси запад-восток. Над окнами, светопрозрачными конструкциями южного фасада обязательно должны располагаться элементы наружной солнцезащиты – террасы, козырьки, навесы, препятствующие прониканию солнечного излучения в жилые помещения в летний период и наоборот, позволяющие низкому зимнему солнцу максимально прогревать комнаты.

Внутренняя компоновка пассивного дома подчинена все той же задаче минимизации теплопотерь жилой зоны и максимальному поступлению солнечного тепла в нее. Для решения в северной части дома обычно располагают не жилые помещения – ванные комнаты и санузлы, кухню, кладовые. Жилые помещения – спальни, детские, гостиные – располагают в юго-восточной, южной частях дома. Пассивные дома часто имеют открытые планы (перетекающие пространства) для облегчения термосифонного эффекта в перемещении солнечного тепла от южного фасада через весь дом. Для распределения теплого воздуха в зданиях с закрытыми планами используется система вентиляции.