«Пассивный Дом»
Ни для кого не секрет, что глобальные энергоресурсы ограничены, и проблема разумного потребления их – одна из наиболее актуальных на сегодняшний день. Надо сказать, что она не нова. Уже во время первого значительного энергетического кризиса 1974-75 годов люди стали задумываться о глобальной экономии энергоресурсов. Сегодня же, когда по экспертным оценкам запасов основных источников энергии (нефти, газа и угля) в мире осталось примерно на 50 лет, их сохранение стало приоритетной задачей всего цивилизованного человечества. Известно также, что практически половина потребления энергии приходится на жилые дома и сооружения. Поэтому одним из самых очевидных методов ресурсосбережения становится строительство энергоэффективных и пассивных зданий.
Что такое «Пассивный Дом»?
Пассивный, или энергоэффективный Дом (passive house) – это дом с ничтожно малым энергопотреблением. В идеале он должен быть независимой энергосистемой, вообще не требующей расходов на поддержание комфортной температуры. Отопление пассивного дома должно происходить благодаря теплу, выделяемому живущими в нём людьми, бытовыми приборами и альтернативными источниками энергии. Горячее водоснабжение осуществляется за счет установок возобновляемой энергии, например, тепловых насосов или солнечных батарей.
В реальности таких результатов пока удалось добиться в немногих случаях. Однако пассивные дома, которым требуется лишь около 10% обычного энергопотребления, уже получили массовое распространение. Такие впечатляющие успехи достигаются благодаря усиленной теплоизоляции и специально разработанным системам отопления и вентиляции дома. Для классификации подобных зданий удобно применять шкалу, разработанную на «родине» идеи энергоэффективных зданий – в Германии (Таблица 1).
Таблица 1. Расход тепловой энергии по типам зданий в Германии
Индивидуальный жилой
дом 140 м 2 общей площади, Германия
Старое строение
Годовой
расход тепла,
Квт, ч/м3 год- 300
Удельный расход
тепла, Вт ч/м2
136
Типовой дом 70-х гг.
Годовой
расход тепла,
Квт, ч/м3 год- 200
Удельный расход
тепла, Вт ч/м2
91
Типовой дом 80-х гг.
Годовой
расход тепла,
Квт, ч/м3 год- 150
Удельный расход
тепла, Вт ч/м2
68
Дом низкого
энергопотребления 90-х гг.
Годовой
расход тепла,
Квт, ч/м3 год- 0-70
Удельный расход
тепла, Вт ч/м2
14-32
Дом ультранизкого
энергопотребления
Годовой
расход тепла,
Квт, ч/м3 год- 30-15
Удельный расход
тепла, Вт ч/м2
14-7
Современный пассивный дом
Годовой
расход тепла,
Квт, ч/м3 год- менее 15
Удельный расход
тепла, Вт ч/м2
менее 7
Впервые удачную схему оборудования пассивного дома разработал около 20 лет назад доктор Вольфганг Фальст, основатель Института Пассивного дома в городе Дармштадт (Германия). За прошедшие годы были проведены глубокие исследования в этой области и технология «пассивного дома» значительно усовершенствовалась. На сегодняшний день в странах западной Европы по ней построено уже более 2 тысяч сооружений. Одни из наиболее известных примеров - это особняки в городе Ульме, построенные в 2000 г., эксперимент с переоборудованием обыкновенного студенческого общежития в пассивный дом в городе Вуппертале, и первое в мире здание, в котором производится больше энергии, чем расходуется – в городе Вайце (оно возведено в 2001 г.).
При этом энергоэффективные сооружения сберегают не только топливо, но и деньги. Оплата коммунальных платежей в Западной Европе сегодня составляет львиную долю расходов ее жителей, и она продолжает расти. Очевидно, что это связано, в первую очередь, с ростом цен на энергоносители. Несмотря на относительную их дешевизну в России, такая тенденция прослеживается и у нас. При этом российские здания обладают, в основном, непростительно низкой энергоэффективностью, потери при их отоплении огромны. Внедрение сберегающих технологий отчасти помогло бы справиться с этими проблемами.
Кроме того, пассивные дома очень комфортны и экологически благоприятны для человека. На сегодняшний день такие сооружения – самые удобные и современные типы зданий. В них автоматически поддерживается оптимальная температура, влажность и чистота воздуха, что превращает жизнь в такого рода домах в удовольствие. С учётом того, что люди около 60% своего времени проводят в помещениях, значение таких объектов для поддержания высокого качества жизни трудно переоценить.
Достоверно установлено, что комфортная среда обитания, формируемая в пассивных домах, способствует продлению дееспособного срока жизни человека. Например, микроклимат такого здания благотворно влияет на аллергиков. Неудивительно, что именно эти особенности пассивных домов стали причиной их быстро растущей популярности в последние годы.
Бесспорна польза использования пассивных домов и для окружающей среды. Угроза глобального потепления, вызванная избытком антропогенных парниковых газов, давно уже нависает над нашей планетой и осознана многими людьми. При этом известно, что около 40% выбросов CO2 в атмосферу образуется при сжигании топлива, используемого именно для отопления зданий!
Применение пассивных домов может значительно сократить эту цифру. Ведь в них для обогрева используются, в первую очередь, альтернативные источники энергии, например солнечная. Для строительства, как правило, выбираются экологически корректные материалы, часто традиционные – дерево, камень, кирпич. Категорически отвергаются вредные для здоровья и окружающей среды стройматериалы, такие как асбест. В последнее время налицо тенденция возведения пассивных домов из продуктов рециклизации неорганического мусора – бетона, стекла и металла. Так, в Германии созданы специальные заводы по переработке подобных отходов в строительные материалы для энергоэффективных зданий.
Сама концепция пассивного дома в первую очередь основана на дружественности по отношению к окружающей среде, сотрудничеству с ней. Из-за этого «passive house» часто называют также «экологическими домами» («экодом»). Подобные здания – наиболее современные и эффективные образцы современной архитектуры. Несомненно, что массовое их распространение может оказать серьёзную помощь в борьбе с наступающим кризисом.
Как это получается?
За счёт чего же, собственно, происходит экономия энергии в пассивном доме?
В первую очередь – за счёт совершенной теплоизоляции. Ограждающие конструкции (стены, окна, крыши, пол) стандартных домов имеют довольно большой коэффициент теплопередачи. Это приводит к значительным потерям: например, теплопотери обыкновенного кирпичного здания - 250-350 кВт. с кв.м отапливаемой площади в год.
Исследования показали, что значительное сокращения расхода тепла появляется только при слое теплоизоляции от 15 см; желательно использовать теплоизолирующие панели толщиной 25-40 см. Технология «пассивного дома» предусматривает эффективную теплоизоляцию всех ограждающих поверхностей – не только стен, но и пола, потолка, чердака, подвала и фундамента. В пассивном доме формируется несколько слоёв теплоизоляции – внутренняя и внешняя. Это позволяет одновременно не выпускать тепло из дома и не впускать холод внутрь его. Так же производится устранение «мостиков холода» в ограждающих конструкциях. В результате, в пассивных домах теплопотери через ограждающие поверхности не превышают 15 кВт. с 1 кв.м отапливаемой площади в год – практически в 20 раз ниже, чем в обычных зданиях. При желании можно добиться и больших результатов.
Отдельный разговор – теплоизоляция окон. Для эффективного действия технологии пассивного дома используются современные двух- или трёхкамерные конструкции. Внутрь стеклопакетов закачивают газы, имеющие низкую теплопроводность; особым образом обрабатываются стекла, применяется специальная конструкция примыкания окон к стенам. В энергоэффективных зданиях практикуется также следующая система: самые большие окна направлены на юг, откуда поступает максимум солнечного излучения. С использованием такой технологии эти «южные» проемы могут приносить в среднем даже больше тепла, чем теряют!
В пассивных домах используется специальная система вентиляции: приточно-вытяжная с рекуперацией тепла. Это означает, что воздух выходит из дома и поступает в него не через обычный вентиляционный выход, а через подземный воздухопровод, снабжённый рекуператором. Рекуператор – это теплообменник: в нём нагретый воздух непрерывно передаёт тепло холодному воздуху через разделяющую их стенку.
Принципиальная схема работы вентиляции пассивного дома следующая. Зимой холодный воздух входит в подземный воздухопровод, нагреваясь там за счёт тепла земли, и затем поступает в рекуператор. В рекуператоре отработанный домашний воздух нагревает поступивший свежий и выбрасывается на улицу. Нагретый свежий воздух, поступающий в дом, имеет в результате температуру около 17С. Летом горячий воздух, поступая в подземный воздухопровод, сразу охлаждается там от контакта с землёй примерно до этой же температуры. За счёт такой системы, в пассивном доме постоянно поддерживаются комфортные условия. Лишь иногда бывает необходимо использование маломощных нагревателей или кондиционеров, осуществляющих минимальную регулировку температурных условий.
В Европе с применением подобных технологий построена так называемая «экодеревня» - Район VIIKKI (Хельсинки, Финляндия). Он представляет собой экологически чистую территорию сельского типа площадью 1132 га. При его строительстве были применены современные системы утилизации и рекуперации тепла, такие, как использование обратной воды системы теплоснабжения для напольного отопления, утилизация тепла удаляемого воздуха, системы естественной вентиляции с дефлекторами новой конструкции, использование солнечных коллекторов на системах ГВС, автоматизация систем жизнеобеспечения, использование эффективной теплоизоляции в ограждающих конструкциях. Замеры показали, что энергопотребление в домах не превышает 15 Квт*ч на куб.метр в год.
Очевидно, что пассивными или энергоэффективными бывают не только жилые дома. Для зданий промышленного или офисного назначения сбережение тепла значит никак не меньше. В целом ряде европейских стран (Дания, Германия, Финляндия и др.) были даже разработаны специальные целевые государственные программы по приведению всех объектов регулярной застройки к условно-пассивному уровню (дома ультранизкого потребления – до 30 ч/м3 в год). Например, так было построено офисное здание Исследовательского Центра ROCKWOOL в Дании. Проект был удостоен звания «Офис 2000 года», а сооружение было признано одним из самых энергоэффективных в мире.
Умные Дома
Дополнительной экономии тепловой энергии можно добиться за счёт использования автоматизированной системы управления всеми техническими устройствами в здании. Применение такой системы позволяет экономить энергию множеством различных способов, к примеру, снижением температуры помещения во время отсутствия людей или в ночное время. Поэтому, наиболее эффективные пассивные дома являются по совместительству и «умными домами» (Intelligent Building). С помощью таких систем жилец сможет регулировать отопление и освещение здания, даже находясь за его пределами – посредством интернета или мобильной связи. Именно автоматизация систем управления приборами позволяет организовать постоянно комфортные условия в доме и максимизировать экономию энергии.
Огромный потенциал заложен в использовании качественного, современного оборудования. Например, интерес представляет правильная организация обогрева помещения, ведь именно тепло и горячая вода являются мерилом комфорта современного дома. Сегодня для пассивных домов часто применяют «умное» отопительное оборудование. Например, двухконтурный газовый котел ARISTON MicroGenus Plus предусматривает установку системы контроля климата в помещении (Clima Manager). Эта система автоматически регулирует интенсивность отопления в зависимости от температуры на улице.
Clima Manager программируется не только на сутки, но и на каждую неделю, - т.е. можно задать отдельный режим работы на будние и выходные дни. Также можно создать свою программу для праздников и отпусков.
Конечно, важной особенностью современного оборудования для энергоэффективных домов является их экономичность и высокий КПД. Интересно, что газовые теплогенераторы, созданные с применением конденсационных технологий (например, ARISTON АСО) имеют номинальный коэффициент полезного действия, превышающий 100%. Это становится возможным благодаря рекуперации дополнительной энергии (теплоты парообразования). При расчете КПД обычных котлов она не учитывается.
Пассивные дома в России
Каковы же перспективы использования технологии пассивного дома в России? Они огромны. Сегодня большинство зданий в России значительно отстают по энергоэффективности от европейских стандартов. В Германии обыкновенными домами считаются здания с удельным годовым расходом тепла около 300 кВт ч/м2 в год, а у нас – 400-600 кВт ч/м2 в год. При этом очевидно, что пассивные дома гораздо актуальнее в наших суровых условиях, чем в относительно мягком климате большинства западноевропейских стран. Но до недавнего времени энергоэффективные здания воспринимались в России как нечто фантастическое; лишь в последние несколько лет появляются некоторые признаки грядущих перемен.
Определенным сдерживающим фактором в строительстве домов нового типа становится относительная дороговизна при их возведении. В настоящее время стоимость постройки квадратного метра энергоэффективного дома у нас примерно на 8-10 % больше средних показателей для обычного здания. Тем не менее, только в Москве уже построено несколько экспериментальных зданий с использованием технологии пассивного дома (в частности жилой дом в Никулино-2). Демонстрационный проект такого дома возведён также под Петербургом. Надо сказать, что разница в цене быстро нивелируется - дополнительные затраты на строительство окупаются уже в течение 7-10 лет. Между тем, повсеместное использование энергоэффективных зданий смогло бы существенно снизить потребление энергии в РФ, сэкономить миллионы тонн условного топлива!
В настоящее время энергоэффективные дома становятся всё более распространёнными и приобретают всё большую популярность. Рынок уже буквально наводнён строительными материалами для возведения таких зданий. Речь уже идёт не о единичном строительстве отдельных зданий, а о переходе к их типовой постройке. Фирмам, занимающимся строительством энергоэффективных домов, практически всегда предоставляются государственные субсидии и льготы. Происходят изменения в массовом сознании людей: при возведении жилищ всегда учитывается не только стоимость квадратного метра, но и расходы топлива планируемых зданий. За последнее десятилетие XX в. в Германии, например, энергопотребление в жилищно-комунальной сфере снизилось на 3 процента при том, что там ежегодно вводят в строй около 600 тысяч новых жилищ. Тенденция – налицо! Таким образом, будущее – за энергоэффективными домами.
