Пассивные дома и их принципы проектирования

Мир постоянно ищет способы снизить выбросы углекислого газа в окружающую среду, поэтому строительство пассивных «экодомов» становится приоритетным для многих стран. И, если еще недавно понятие «осознанное потребление» ассоциировалось у большинства с чем-то дальним и очень «нишевым», то сейчас это молодой тренд, который вот-вот превратится в настоящий «хайп». Пассивные дома отличаются очень низкой потерей энергии (тепла) благодаря использованию пассивных методов энергосбережения (изоляционные материалы, инновационные инженерные и архитектурные решения). Энергосбережение, как и возобновляемая энергетика, — это наше настоящее и будущее.

В Европе «пассивными» называют строения, потребляющие менее 15 кВт*ч/кв.м в год (рис.1).

Энергоэффективность зданий

В европейских странах нужно обязательно указывать в паспорте каждой постройки класс ее энергоэффективности, чтобы легко можно было вычислить затраты на обслуживание здания.

В Украине культура строительства энергоэффективных зданий начинает активно развиваться. Однако большинство новостроек соответствуют классу «новые здания», а значит годовые потери тепла примерно равны 150 кВт*ч/м². Помимо причинения вреда окружающей среде, эксплуатация такого жилья не выгодна тем, кто платит платежи за отопление.

Директива Европейского Союза 2002/91/EC об энергетических показателях в строительстве (EPBD) обязывает все страны-члены ЕС возводить новостройки с нулевым уровнем энергопотребления. Что для этого нужно? Все просто, специалисты разработали достаточное количество энергосберегающих материалов, архитектурных и технологических решений. О чем ниже расскажем поподробнее.

Основные принципы проектирования пассивных домов

Это не очевидно, но оказывается затраты на строительство экодома ненамного выше, чем на строительство обычного дома (от 3 до 7%). Потому что проект пассивного дома включает в себя реализацию архитектурных приемов, которые позволяют улавливать и аккумулировать (накапливать) большое количество тепла из окружающей среды.

Главной задачей инженеров является разработка таких конструкций, чтобы как можно больше солнечного света зимой попадало в здание и сохранялось в виде тепла благодаря теплоизоляции. Прежде всего нужно продумать как сохранить тепло и не потерять его из-за вентиляции, которая должна присутствовать в каждом помещении.

Решения, помогающие спроектировать пассивный дом, можно разбить на несколько подразделений. Их же применяют для проектирования энергонезависимых зданий с нулевым потреблением энергии:

• Ландшафтно-планировочные решения;
• Объемно-планировочные решения;
• Энергосберегающее остекление здания;
• Аккумулирующее энергию решения;
• Теплоизоляционные решения;
• Инженерные решения и возобновляемая энергетика.

Ниже рассмотрим каждый пункт в отдельности.

3. Энергосберегающее остекление

Энергосберегающие окна — это одно из главных средств повышения энергоэффективности домов. Выбор стеклопакета с дополнительной камерой увеличивает сбережение тепла на 50%. Но этого недостаточно, важно предусмотреть еще и другие моменты:

• отсутствие на северной стороне каких-либо светопропускающих областей (окна или остекленные двери, остекленные фасады, стеклянные элементы крыш);
• разместить светопропускающие конструкции так, чтобы солнце зимой как можно дольше попадало внутрь помещения;
• окна должны находиться на южной стороне и немного на восточной и западной (такое требование актуально именно для нашей климатической зоны);
• коэффициент теплопроводности (способность передавать тепло) окон и профилей ≤ 0,8 Вт/(м²*K);

Остекление, соответствующее стандарту пассивного дома, позволяет незначительные потери тепла и обеспечивает дополнительный комфорт жильцам.

4. Аккумулирующие энергию решения

При проектировании энергосберегающих построек продумывают наличие элементов, накапливающих энергию в здании. Хорошо сохраняет тепло кирпичная или бетонная стена, отделанная изнутри керамической штукатуркой.

Хорошие показатели энергосбережения отмечены у тромб стен и у задних массивных стен в неглубоких комнатах. А если интерьер комнаты дополнить массивным декором темного цвета (мраморные или каменные колонны, вазы, чаши, гипсовая лепнина), он будет накапливать не только солнечное тепло, но и энергию бытовых приборов, компьютеров, людей и т.д. .

Ночная прохлада в летнюю жару хорошо сохраняется в простенках (стены между комнатами) или в наружных утепленных стенах.

5. Теплоизоляционные решения

В пассивном доме используют высококачественные изоляционные материалы. Наружная теплоизоляция фундамента, стен и крыши не должна отдавать теплу более 0,15 Вт/(м²*К). Кроме того, необходима полная герметичность наружной оболочки здания, а значит отсутствие в теплоизоляции щелей и мостиков тепла (зон повышенной утечки энергии).

6. Инженерные решения и возобновляемая энергетика

Инженерные решения позволяют сделать дом полностью энергонезависимым и даже достичь класса «энергия плюс» благодаря использованию специальных устройств, таких как:

• система вентиляции с рекуперацией энергии;
• использование подземных теплообменников (устройства, улавливающие тепло грунта)
• PV панели, встроенные в выступающие элементы или крышу (дополнительная изоляция);
• гелие-коллекторы для подогрева воды и отопления.

Есть и другие полезные решения для повышения энергоэффективности дома. Например, растительность и грунт на крыше здания для увеличения теплоизоляции: сохранение прохлады в жаркое время и тепла в зимнее время. Кроме того, зеленые кровли удерживают осадки, снижают нагрузку на канализационные системы, защищают кровельные мембраны, снижают шум и фильтруют загрязняющие вещества.

Степень экономии энергии пассивного дома напрямую зависит от региона расположения. В нашей климатической зоне наиболее затратным является зимний период. Потери тепла приходится постоянно восполнять с помощью сжигания газа, угля или других энергоносителей. Аккумулированная солнечная энергия, тепло от электроприборов и людей являются значимыми источниками, именно этот принцип является основой технологий пассивного дома.