Энергоэффективный дом (пассивный или экодом) - строение, отличительной чертой которого является отсутствие необходимости отопления или очень малое потребление энергии - до 10 % от количества, которое потребляется большинством современных зданий. По сравнению с традиционными домами в пассивном здании потери тепла значительно снижаются. Основной особенностью энергоэффективного дома является отсутствие необходимости отопления или малое энергопотребление. В большинстве развитых стран существуют собственные требования к стандарту пассивного дома. В таких домах, например, окна располагаются так, чтобы жильцы имели естественное освещение как можно дольше, создаются резервуары для сбора дождевой воды, монтируются современные системы отопления, экономного электроосвещения, системы эффективной сортировки мусора.
Домом нулевого потребления энергии (нулевой дом) называется сооружение, которое вырабатывает (и аккумулирует) энергии столько же или больше, чем ему требуется для собственного тепло- и энергоснабжения. При этом используются как ископаемые топлива, так и солнечные панели, ветроэнергоустановки, тепловые насосы, биотопливо и т.д.
Активным домом называют дом, имеющий положительный энергобаланс. Это удается за счёт объединения технологий пассивного дома и умного дома. При этом автоматизированная контролирующая система обеспечивает комфорт, безопасность жильцов и ресурсосбережение сооружения. Автоматика учитывает погодные условия, время года и суток, принципы работы всех систем жизнеобеспечения и программирует работу всех систем в оптимальном режиме. В активных домах используются такие технологии, как светодиодное освещение, солнечные коллекторы для нагрева воды, тепловые насосы, вентиляция с рекуператором.
Показателем энергоэффективности строительного объекта (здания) служат потери тепловой энергии с квадратного метра (кВт·ч/м2) в год или в отопительный период. В среднем эта величина составляет 100-120 кВт•ч/м2. Энергосберегающим считается здание, у которого этот показатель ниже 40 кВт•ч/м2. Для развитых европейских стран этот показатель составляет 10-15 кВт•ч/м2 .
В традиционном строительстве для обогрева 1 м2 здания в год требуется 35 м3 природного газа. При использовании в доме пассивных строительных технологий для его отопления достаточно 1,5 м3 в год. Таким образом, для дома площадью 100 м2 ежегодная экономия составляет до 3350 м3 газа.
Архитектурная концепция энергоэффективного дома базируется на следующих принципах:
- компактность;
- высокое качество и эффективность утепления;
- отсутствия мостиков холода в материалах и узлах примыканий;
- правильная геометрия здания;
- зонировании и ориентации по сторонам света;
- использование системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией.
В идеале, пассивный дом должен быть независимой энергосистемой, не требующей расходов на поддержание комфортной температуры. При необходимости дополнительного «активного» обогрева желательным является использование альтернативных источников энергии.
Горячее водоснабжение осуществляется за счёт возобновляемых источников энергии: тепловых насосов или солнечных водонагревателей. Охлаждение (кондиционирование) здания также осуществляется посредством соответствующего конструктивного решения, а в случае необходимости дополнительного охлаждения - за счет альтернативных источников энергии, например, геотермального теплового насоса.
Для строительства энергоэффективных домов, как правило, применяются экологически чистые материалы - газобетон, дерево, камень, кирпич. Также используются продукты рециклизации неорганического мусора - бетона, стекла и металла. В Германии построены заводы по переработке подобных отходов в строительные материалы для энергоэффективных зданий.
Энергоэффективный дом должен иметь эффективную тепловую изоляцию. Ограждающие конструкции (стены, окна, крыши, пол) стандартных домов имеют довольно большой коэффициент теплопередачи. Это приводит к значительным потерям: например, тепловые потери обыкновенного кирпичного здания составляют 250-350 кВт•ч в год с 1 м2 отапливаемой площади.
Технологическая концепция энергоэффективного дома предусматривает эффективную теплоизоляцию всех ограждающих поверхностей - не только стен, но и пола, потолка, чердака, подвала и фундамента. В энергоэффективном доме формируется несколько слоёв теплоизоляции - внутренняя и внешняя. Как правило, для утепления стен и пола энергоэффективного дома на грунте используется слой теплоизоляции с коэффициентом теплопроводности не более 0,04 Вт/(м•К) толщиной 30 см, а крыши - 40 см. Кроме того, перегородки в пассивном доме должны обладать высокой способностью аккумулировать тепло.
Также производится устранение «мостиков холода» в ограждающих конструкциях. В результате в энергоэффективных домах теплопотери через ограждающие поверхности, как правило, не превышают 15 кВт•ч/м2 в год, что практически в 20 раз ниже, чем в обычных зданиях.
Регулирование микроклимата в энергоэффективных домах
В настоящее время технология строительства энергоэффективных домов далеко не всегда позволяет отказаться от активного отопления или кондиционирования, особенно в регионах с постоянно высокими или низкими температурами, либо резкими перепадами температур, например, в зонах с континентальным климатом. Тем не менее, неотъемлемой частью энергоэффективного дома является система регулирования микроклимата (обогрева, кондиционирования и вентиляции), расходующая ресурсы более эффективно, чем в обычных домах.
В обычных домах вентиляция осуществляется за счёт естественного движения воздуха, который проникает в помещение через специальные пазы в окнах (иногда через оконные проветриватели - клапаны приточной вентиляции) и удаляется пассивными вентиляционными системами, расположенными в кухнях и санузлах. В энергоэффективных зданиях используется более сложная система: вместо окон с открытыми пазами используются звукоизолирующие герметичные стеклопакеты, а приточно-вытяжная вентиляция помещений осуществляется централизованно через установку рекуперации тепла. Для повышения энергоэффективности монтируется подземный воздуховод, снабжённый теплообменником. Зимой свежий холодный воздух входит в подземный воздуховод, нагревается за счёт тепла земли до температуры +3°С и поступает в рекуператор. В рекуператоре старый (отработанный) воздух отдает тепло свежему (не смешиваясь с ним) и выбрасывается на улицу, а свежий воздух из рекуператора с температурой +17°С поступает в дом. Если температура поступающего воздуха слишком низкая, он дополнительно подогревается электрическим нагревателем мощностью 2,1 кВт. Температура подогрева воздуха задается на программной панели электронагревателя. В летний период система функционирует как бесплатный центральный кондиционер: горячий воздух (+30°С) входит в подземный воздуховод, охлаждается за счёт температуры земли до 17°С и поступает в дом.
Воздухозабор помещается в корпусе окна подвала, его снабжают сменным воздушным фильтром, который защищает систему от загрязнения. Подземный воздухопровод выполняется из полипропиленовой трубы диаметром 200 мм, которая укладывается по периметру дома на глубине около 3 м с уклоном в направлении рекуператора для того, чтобы сделать возможным сток конденсата. Такие размеры и форма воздухопровода в песчаном грунте обеспечивают зимой нагрев воздуха до 24°С выше нуля (при наружной температуре воздуха 15-20°С ниже нуля), а летом охлаждение его до температуры +20°С (при температуре снаружи 30-35°C выше нуля). В период смены сезона подземный воздухопровод обычно не используется.
В энергоэффективном доме могут быть установлены традиционный котёл и радиаторы. Если зимой слишком мало солнечных дней, то можно включить дополнительное отопление. Однако, по отзывам пользователей, эта система практически не используется. За счёт такой системы в энергоэффективном доме постоянно поддерживаются комфортные условия. Иногда возникает необходимость использования маломощных нагревателей или кондиционеров (тепловой насос) для минимальной регулировки температуры.
Тепловые насосы отличаются от традиционных источников тепла тем, что это энергосберегающая технология, снижающая затраты на энергоресурсы и топливо. Инновационность технологии заключается в автономности системы отопления при помощи теплового насоса, использующего энергию Земли, что является неоспоримым преимуществом, когда дом отдалён от централизованного отопления или газовой магистрали. Выгода геотермальных насосов по сравнению с прочими системами отопления заключается в том, что тепловой насос подаёт не только тепло для отопления здания или горячую воду, но и холод для кондиционирования (в летнее время).
Далее мы рассмотрим какие возможности предоставляют современные материалы для строительства энергоэффективных домов. В частности пазогребневый кирпич, выпускаемый используя станки для лего кирпича, может быть подходящей строительной единицей.
Технология строительства кирпичных энергоэффективных домов
Рассмотрим технологию строительства энергоэффективного дома из лего кирпича. Лего кирпич (напоминает детский конструктор Лего) - это кирпич нового поколения, повышенной прочности и особой формы, что делает его одним из лидеров по качеству и скорости строительства.
Строительству обязательно предшествует проектирование энергоэффективного дома, однако в силу индивидуальности процесса, мы расскажем исключительно о самом материале и принципе строительства. Первый ряд кладки кирпича укладывается на раствор с помощью уровня, второй ряд, очень важен так как от него зависит ровность всей кладки по высоте. Далее, согласно технологии энергоэффективного дома из лего кирпича, работа происходит по принципу сборки конструктора. За счёт того что кирпич имеет идеальную геометрию, а по форме имеет шип и паз, то возведение стен становится простой задачей даже для человека не имеющего большого опыта в кладке кирпича.
Энергоэффективные стены домов
Технология энергоэффективного дома предполагает тройные стены, две из которых состоят из лего кирпича (кладка в полкирпича), ещё один слой, это воздушное пространство между данными кирпичами шириной также в полкирпича 120 мм, заполняемое впоследствии керамзитом. Между двумя опалубочными стенами устанавливается стеклопластиковая арматура в шахматном порядке:
- по ширине через каждые 4 кирпича;
- по высоте каждый третий ряд.
Таким образом, у энергоэффективных стен дома, между внутренней и наружной стенами отсутствуют мостики холода, и как итог существенно сокращаются теплопотери делая дом очень теплым по аналогии с термосом. Такие дома так и называют - дом термос. Затем пустота между стенами заполняется керамзитом, что дает дополнительное утепление и позволяет сместить точку росы в область керамзита.
Особенности строительства энергоэффективных домов
Кладка кирпича при строительстве энергоэффективного жилого дома производится на плиточный клей, который наносится на верхнюю и торцевые части кирпича, что позволяет значительно сэкономить на растворе, а за счет формы кирпича скорость кладки возрастает в 3-4 раза.
Внутрь отверстий в лего кирпиче, с шагом 1 метр, вставляется базальтопластиковая или стальная арматура и заливается бетоном. По периметру дома производится монтаж армопояса по такому же принципу. Это позволяет создать единый связанный железобетонный каркас, который в несколько раз повышают прочность всей конструкции.
В расстояние в 120 мм между внутренней стеной и стеной фасада энергоэффективного дома есть возможность заложить и протянуть все необходимые коммуникации, к примеру: канализационные трубы, вентиляцию и так далее. Отверстие в кирпиче диаметром 60 мм позволяют заложить всю необходимую электрику для выключателей, розеток, а также элементы сантехники.
Строительство из лего кирпича энергоэффективного жилого дома позволяет быстро и легко оборудовать дверные и оконные проемы. Для этого устанавливаются несущие стойки из деревянных досок, на которые ставятся деревянная опалубка с подпорками. Далее кирпич укладывается на горизонтальную доску и укрепляется вертикальной и горизонтальной арматурой. Такой подход будет иметь колоссальную прочность.
Технология трехслойных стен предусмотренная при проектировании энергоэффективного дома также позволяет получить теплые перекрытие. Это достигается за счет того что плита перекрытия укладывается только на внутреннюю стену не затрагивая фасад, благодаря этому можно избежать промерзания конструкции без потери внешнего вида дома. После установки плиты перекрытия, выполняется закладка второго этажа. После возведения стен второго этажа и прокладки всех коммуникаций происходит засыпка зазора между двумя стенами керамзитом.
Технология строительства энергоэффективного дома сохранит тепло и позволит существенно снизить расходы на отопление дома. В итоге вы получите теплый, комфортный дом идеально облицованной снаружи и внутри, что также позволит сэкономить на внутренней отделке.
