Главная 
Как это работает Энергосберегающее строительство Пассивный дом
Пассивный дом |
|
Альтернативные виды энергии вместе с новой техникой домостроительства дают огромные возможности в части энергосбережения.
|
Технология «пассивного дома»
На сегодняшний день ни для кого не является тайной, что энергоресурсы в глобальном измерении ограничены. Вследствие этого разумное их потребление весьма актуально на сегодняшний день и будет оставаться таковым в ближайшем будущем. Проблема, конечно, хорошо известна еще с 1974-1975 годов, когда энергетический кризис поставил ее с такой остротой впервые. По экспертным оценкам запасов нефти, газа и угля (основных источников энергии для человечества) составляет еще на 50 лет. Вследствие этого их сохранение, оптимальное использование не может не быть приоритетной задачей для всего человечества. Кроме того, ведь известно, что не менее половины от расходуемой энергии уходит на жилые дома и различные вспомогательные бытовые сооружения. Отсюда вывод: одним из основных каналов рационального энергопотребления является оптимизация этой сферы.
«Пассивный дом» - что стоит за этим термином?
Пассивный дом (passive house) - это здание, отличающееся высокой энергоэффективностью, его энергопотребление очень мало по сравнению с показателями обычного здания. Идеальное состояние в этом смысле: полная автономия, отсутствие дополнительного расхода энергии на поддержание температурного комфорта. Ведь тепло для отопления дома, в принципе, может быть обеспечено благодаря бытовым приборам, людям, находящимся в здании и альтернативным источникам энергии. Горячее водоснабжение может быть реализовано за счет возобновляемых источников: теплонасосов или солнечной энергии.
На сегодняшний день, к сожалению, мы можем говорить о таком результате только в очень немногих случаях. Однако пассивные дома, в которых удалось достичь показателя в 10% от обычного энергопотребления, уже получили достаточное распространение. Эти достижения базируются на двух ключевых технологиях: усиленной теплоизоляции конструкции пассивного дома и высокоэффективным системам отопления-вентиляции. Получила распространение определенная шкала классификации «пассивных» зданий, разработанная в Германии, которая по праву считается родиной энергоэффективных зданий.
Первая удачная схема для оборудования «пассивного» дома была разработана примерно 20 лет назад. Ее автор – доктор Вольфганг Фальст из немецкого города Дармштадт, который стал основателем Института Пассивного дома. За прошедшее время были выполнены различные исследования во всех использованных для «пассивного» дома технологиях. В результате можно говорить о значительном их прогрессе. В настоящее время Европа может с гордостью говорить о более двух тысячах сооружений, отвечающих определению «пассивный дом». Наиболее впечатляющей и известный пример: комплекс отдельно стоящих зданий в Ульме. Проект был реализован в 2000 году. Также весьма успешными признаны решения по переоборудованию студенческого общежития в городе Вупперталь и уникальное здание в городе Вайце (2001 год). В последнем случае удалось добиться такого положения, когда в здании не потребляется, а производится энергия. Это отличное решение для будущего человечества.
Энергоэффективные технологии обеспечивают рациональность в потреблении не только энергии, но и денежных средств. Доля расходов на оплату коммунальных услуг в бюджете жителей Европы продолжает увеличиваться, хотя на сегодняшний день она немала. Конечно, в первую очередь это связано с ростом цен на энергоносители, но и объемы потребления важны в этом смысле. Для Украины эта проблема менее актуальна, но без сомнения станет такой в будущем. Тем более что все специалисты единодушны: энергоэффективность наших зданий находится на очень низком уровне, потери тепла при отоплении огромны. Сберегающие технологии нужны здесь никак не меньше, чем в Европе, уже сделавшей значительные шаги в этом направлении.
Существует еще один аспект проблемы: экологический. Ведь в «пассивном» доме обеспечен настоящий комфорт. Температура в помещении, влажность и чистота вдыхаемого людьми воздуха автоматически поддерживаются системой в заданных, наиболее оптимальных границах. Жить в таком доме не просто выгодно – приятно. Вспомним, в зданиях люди проводят не менее 60% времени своей жизни и значение этого обстоятельства, его влияния на качество жизни трудно переоценить.
Медики установили, что комфортные условия среды обитания, которая создана в «пассивном» доме для человека, существенно продлевают срок дееспособной жизни человека. Очень важно влияние микроклимата такой системы на аллергиков. Вследствие этого популярность такого рода подхода в строительстве жилых домов быстро растет в последние годы.
Пассивный дом благотворно влияет не только на человека, находящегося в нем, но и на окружающую среду. Глобальное потепление как угроза для всего человечества осознано вполне, как и его причина: избыток антропогенных газов в атмосфере. Можно ли проигнорировать тот факт, что около 40% выброса в атмосферу CO2 дает сжигаемое для отопления зданий топливо?
Ясно, что применение технологий «пассивного» дома этот показатель сократит в значительной мере. Альтернативные источники тепла, широко применяемые в этих зданиях, в первую очередь солнечные, дают возможность ожидать именно такого эффекта.
Следующий компонент, важный для окончательного результата: материалы. «Пассивный дом» строится с использованием соответствующим образом отобранных, экологически чистых компонентов: дерева, камня, кирпича. Такие материалы, как асбест, вредные для здоровья людей и окружающей среды полностью исключены из употребления. Перспектива здесь имеется за продуктами переработки неорганического мусора – стекла, бетона, металлов. Лидером здесь снова оказалась Германия. Там уже работают предприятия стройиндустрии, которые производят стройматериалы для «пассивных» зданий из отходов строительных материалов.
Несомненно, что сам подход к созданию «пассивного» дома по своей сути дружествен к окружающей среде, органическом включении в нее. Вследствие этого совсем не случайно наряду с термином «пассивный» употребляются также «экологический» или «экодом». Нельзя не отметить при этом, что подобные здания дают на сегодняшний день примеры наиболее интересных решений в области архитектуры. В итоге можно сказать, что массовое распространение «пассивного» дома, его позиционирование в качестве обязательного, стандартного решения, может внести серьезный вклад в борьбу с наступающими кризисами в различных сферах: энергетической, экономической, экологической.
Пассивное здание и его термограмма. Почему это эффективно?
Многие люди слышали о «пассивном» энергосберегающем доме, но далеко не все понимают, за счет чего же можно достичь такого впечатляющего эффекта. Попробуем разобраться.
Первое, о чем нужно сказать - это теплоизоляция, ее качество. Стены, крыши, потолки и окна – вот перечень источников теплопотерь обычного здания. Они оцениваются в среднем в 250 - 350 кВтч с одного квадратного метра отапливаемой площади в год.
Реально ли сократить расход тепла через стены? Да, при условии, что слой теплоизоляции будет больше 15 сантиметров. Оптимально – от 25 до 40. Понятно, что технология «пассивного» дома ориентируется не только на стены. Весь контур здания подлежит внимательному исследованию и доведению параметров теплопередачи, а вернее, теплопотерь до оптимальных значений.
Нужно сказать, что обычно в «пассивном» доме предусматривается создание нескольких слоев теплоизоляции. Считается, что существует разница в понятиях «не пускать тепло из дома» и «не пускать внутрь холод». Это, конечно, не строгая характеристика процессов теплообмена, зато она, верно, отражает суть того, что должно быть сделано. Важно также устранить так называемые «мостики холода», то есть такие элементы конструкции, которые характеризуются повышенной теплоотдачей. В результате такого рода мероприятий удается примерно в двадцать раз снизить потери тепла и довести показатель до 15 кВтч, с квадратного метра в год. Это не предел – можно добиться и большего эффекта, считают специалисты.
Теплоизоляция окон – специальный вопрос. Здесь получили распространение двух- и трехкамерные профили для оконных конструкций. Эффективным является также использование инертных газов внутри стеклопакетов, поверхностные теплоизолирующие покрытия стекол, особые меры организации примыкания окон к стеновой конструкции. Получила распространение и такая архитектурная практика: большие окна направить на юг, а на север – стену без окон – конечно, если это возможно. Возможно, также добиться такого эффекта, когда южная сторона здания будет не отдавать, а приобретать тепло для здания.
Большое значение для «теплого» дома имеет его система вентиляции. Оно строится как приточно-вытяжная система, но обязательно с рекуперацией тела, то есть, воздух, удаляемый из помещения, поступает не в атмосферу. Он сначала должен отдать тепло в рекуператоре – теплообменнике, нагревающем за счет уходящего воздуха тот, который идет из атмосферы в помещение.
Общая схема работы такой системы с учетом сезонности такова. Зимой холодный воздух подается в помещение не из атмосферы, а через подземный воздуховод, где он частично нагревается. Далее рекуператор – следующая ступень подогрева, на этот раз за счет воздуха, удаляемого из нагретого помещения. В итоге температура поступающего воздуха уже на уровне 17 градусов и расход на его подогрев до комфортных 22 градусов уменьшен. Летом же система действует в обратном по тепловому циклу порядке: горячий воздух с улицы в подземном воздуховоде не нагревается, а охлаждается примерно до тех же самых 17 градусов. Снижается расход энергии на кондиционирование. Конечно, это не решает проблему на 100% - как нагрев, так и кондиционирование воздуха остаются, но на существенно более низком уровне энергопотребления.
Теперь отправимся в «экодеревню». Именно так называют район Хельсинки Виикки (VIIKKI). Он стал известен во всей Европе благодаря широкому использованию технологий «пассивного» дома. Это – экологически чистая территория общей площадь 1132 гектара, естественно, сельского типа. Здесь при строительстве были широко использованы современные различные системы и технологии: эффективная теплоизоляция как наиболее энергоемкое мероприятие, рекуперации тепла напольного отопления через использование для этой цели обратной воды из системы теплоснабжения, утилизации тепла вентиляционного воздуха, естественной вентиляции, но с дефлекторами особой конструкции, солнечные коллекторы на системах ГВС. В целом: автоматизация управления работой систем, обеспечивающая оптимальные, наиболее эффективные режимы их работы. Результат: не выше 15 кВтч на метр жилой площади в год.
Однако высокую энергоэффективность могут демонстрировать не только жилые помещения. Для зданий промышленного или вспомогательного назначения такого рода решения тоже в высшей степени актуальны и вполне реализуемы. Германия, как лидер данного направления, Дания, уже упоминавшаяся Финляндия подходят к вопросу системно. Разработаны и реализуются на государственном уровне специальные целевые программы, имеющие своей целью достичь для всех объектов регулярной застройки населенных пунктов значения условно-пассивного уровня в 30 кВтч/м2 в год. Это считается ультранизким потреблением и это реально. Например, такой показатель имеет офисное здание, построенное в Дании для Центра Исследований ROCKWOOL. Да, это уникальное здание, получившее почетное звание «Офис 2000 года», но то, что на сегодняшний день делают лидеры, завтра должно стать стандартом.
Умный Дом, Пассивный дом, Экологический дом – где же мы живем?
Терминов на сегодняшний день, связанных с новыми технологиями строительства очень много, можно даже запутаться. Однако это только на первый взгляд. На самом деле за каждым из них стоят реальные и очень важные для человечества инновационные технологии. «Умный дом» (Intelligent Building) - вовсе не выдумка. Не может быть «пассивный дом», высокоэффективный в смысле использования тепла, неумным, правда?
Специалисты знают, что весьма существенной экономии тепла можно добиться не только за счет изоляции стен или окон. Автоматизация управления системами жизнеобеспечения здания осуществляет несколько меньший, но существенный эффект. Способов или подходов здесь достаточно много. Например, снижение температуры в помещении тогда, когда людей в нем нет. Или в ночное время – зачем тратить зря энергию? Или дистанционное управление через Интернет и мобильную связь – такой инструмент будет эффективен в других случаях применения, но тоже внесет свою лепту в окончательный результат.
Большие возможности заложены в развитии бытового оборудования, использование последних достижений и передовых технологий. Главное направление: обогрев помещения и снабжение теплой водой. Именно здесь можно говорить о значительных успехах конструкторов. Они уже научились делать «умное» оборудование для этих целей. Например, котел ARISTON MicroGenus Plus. Он двухконтурной конструкции и работает на газе. Собственно котел работает в паре с системой контроля состояния климата в помещении (Clima Manager), которая и управляет расходом газа в зависимости от того, какова температура на улице и, конечно, в рамках заданного жильцами режима.
Сердце системы Clima Manager – ее котроллер. Он может быть запрограммирован не только в суточном цикле, но и в недельном. Конечно, ведь выходные отличаются от рабочих дней по режиму. Праздники, отпуска – конечно, в деле энергосбережения нет мелочей. Хотя, и традиционные инженерные проблемы: экономичность и коэффициент полезного действия не остаются без внимания. КПД выше 100%? Этого не может быть. Не может, однако существуют - газовые теплогенераторы ARISTON АСО, они работают на конденсационных технологиях и имеют именно такой показатель. Вследствие того, что используют рекуперационное тепло, неучтенное в классической формуле вычисления КПД. Однако то, что вчера можно было не учитывать на сегодняшний день нужно ставить на службу эффективности.
Украина – как дела с «пассивными» домами?
Перспективы для «пассивного» дом в нашей стране переоценить трудно. С одной стороны – соответствующий климат, с другой – абсолютно несоответствующее этому климату отношение к теплу. Оно теряется в наших зданиях в очень больших количествах.
Если в Германии стандартом считается удельный годовой расход тепла в 30 кВтч. с квадратного метра площади здания, то у нас 90–100 кВтч. При этом совершенно не заметна разница в климате. Ведь он у нас не намного суровее, а значит задача развития технологий «пассивного» дома для нас не менее актуальна, она может принести в наших условиях огромный эффект. Однако почему-то все эти вопросы воспринимались до последнего времени как некая экзотика, не заслуживающая внимания. К счастью, наметились перемены.
Существенным сдерживающим фактором для развития в Украине практики использования технологий «пассивного дома» была их стоимость. В среднем такое превышение может достигать 8-10% по сравнению со стоимостью аналогичного здания. Тем не менее, прогресс существует. В стране несколько таких зданий уже построено. Дело в том, что движение экономики нивелирует эффект дополнительных затрат. Можно ожидать их окупаемости на протяжении срока в 7 – 10 лет, а это вполне приемлемый показатель. Однако этого слишком мало – технологии «пассивного» дома должны применяться в масштабах страны, а не только столиц. Ведь это миллионы тонн условного топлива.
Тем не менее, «пассивные дома» приобретают на сегодняшний день все большую популярность у застройщиков. На рыке представлены все необходимые для этого строительные материалы. Поскольку фирмы, занимающиеся такими проектами, практически всегда получают государственные субсидии или различные льготы, то интерес к такому строительству имеется. Именно к типовой их постройке, а не к демонстрационным проектам. Важно, что изменения происходят в сознании людей. Все теперь думают не только о стоимости возведения здания, но и о расходах на его эксплуатацию. Статистика подсказывает, что в Германии при ежегодном вводе в строй около 600 тысяч новых жилищ энергопотребление коммунальной сферы за последние десять лет уменьшилось на три процента. Значит, это реально. На сегодняшний день уже не только опыт, но и инженерные исследования убедительно говорит о том, что будущее за технологиями «пассивного дома».
С чего начинался «пассивный дом»
В Германии эру «пассивных домов» отсчитывают от октября 1991 года, когда в земле Гессен, в районе Кранихштайн города Дармштадта был реализован соответствующий проект. При поддержке земельного Министерства экономики, что, безусловно, очень важно.
Архитектурную часть выполнили профессор Ботт-Риддер и его коллега Вестермауер. Разработка же и реализация проекта в целом проходили под руководством доктора Вольфганга Файста. В этом здании живут четыре семьи. Они потребляют настолько мало тепла, что это кажется невероятным: 1 литр жидкого топлива в год на один метр отапливаемой площади.
В 2002 году, в феврале месяце Германия ввела в действие новые строительные нормы. Они регламентируют теплопотери для обычных ново строящихся домов. Одновременно при этом началось строительство и Passivhaus (пассивных зданий), для которых толщина теплоизолирующего слоя обозначена в пределах 25-40 сантиметров. В них комфорт внутренних помещений обеспечен без активного отопления, там также отсутствует дополнительный расход электричества и горячей воды. Секрет прост: пониженная теплопроводность ограждающей конструкции, которая обязательно должна включать эффективный утеплитель. Она задана в пределах 0,1 - 0,15 Вт/м оС, но в большинстве реальных проектов она находится на уровне 0,13 Вт/м оС.
Результат таков: расход электроэнергии на цели отопления одного квадратного метра в год для «пассивных зданий» – менее 15 кВт-часов. Это эквивалентно сжиганию 1,5 литров мазута, который идет на цели отопления. С учетом прочих затрат на отопление и горячую воду, а также иные разнообразные цели домашнего хозяйства, расход электроэнергии не более 140 кВт. час. В обычных домах, напомним, этот показатель находится на уровне 400 кВт. час на 1 м2 и более.
Таким образом, 15 кВтч в год – это граничный показатель, используемый для понятия «пассивный дом». Такова годовая потребность в тепле для отопления в климате Германии при использовании современных технологий.
Комментарии: