Пассивный дом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. История развития энергосберегающих зданий

2. Пассивный дом

2.1 Теплоизоляция для пассивных домов

2.2 Регулирование микроклимата

2.3 Стандарты

2.4 Экологическая характеристика

2.5 Распространение пассивных домов

2.6 Распространение пассивных домов в Якутии

2.7 Строительство пассивного дома

Заключение

Использованные источники

Введение

В условиях мирового энергокризиса и климатических изменений возникла необходимость в альтернативных источниках энергии. Пока такие источники находятся в стадии разработки или же их производство не является массовым, они не в состоянии заменить традиционные. Растущие цены на традиционные ископаемые энергоносители являются стимулом к сохранению полученной энергии. Одним из возможных способов решения данной проблемы можно считать концепцию создания пассивного дома.

Пассивный дом -- это здание, отличительной особенностью которого является малое потребление энергии с абсолютно независимой энергосистемой, не требующей дополнительных расходов для создания комфортных условий быта. Основным принципом такого дома является использование новейших материалов теплоизоляции, утепление стен, кровли и фундамента с помощью экологически чистых материалов и обустройство альтернативных источников энергии: тепла недр, воды и света.

энергосберегающий теплоизоляция пассивный дом

1. История развития энергосберегающих зданий

Развитие энергосберегающих построек восходит к исторической культуре северных народов, которые стремились построить свои дома таким образом, чтобы они эффективно сохраняли тепло и потребляли меньше ресурсов. Классическим примером техники повышения энергосбережения дома является русская печь, отличающаяся толстыми стенками, хорошо сохраняющими тепло, и оснащённая дымоходом со сложной конструкцией лабиринтов.

К современным экспериментам повышения энергосбережения зданий можно отнести сооружение, построенное в 1972 году в городе Манчестер в штате Нью-Гэмпшир (США). Оно обладало кубической формой, что обеспечивало минимальную поверхность наружных стен, площадь остекления не превышала 10 %, что позволяло уменьшить потери тепла за счёт объёмно-планировочного решения. По северному фасаду отсутствовало остекление. Покрытие плоской кровли было выполнено в светлых тонах, что уменьшало её нагрев и, соответственно, снижало требования к вентиляции в тёплое время года. На кровле здания были установлены солнечные коллекторы.

В 1973--1979 годах был построен комплекс «ECONO-HOUSE» в городе Отаниеми, Финляндия. В здании, кроме сложного объёмно-планировочного решения, учитывающего особенности местоположения и климата, была применена особая система вентиляции, при которой воздух нагревался за счёт солнечной радиации, тепло которой аккумулировалось специальными стеклопакетами и жалюзи. Также, в общую схему теплообмена здания, обеспечивающую энергосбережение, были включены солнечные коллекторы и геотермальная установка. Форма скатов кровли здания учитывала широту места строительства и углы падения солнечных лучей в различное время года. [1]

2. Пассивный дом

Пассивный дом, энергосберегающий дом, или экодом (нем. Passivhaus, англ. passive house) -- сооружение, основной особенностью которого является отсутствие необходимости отопления или малое энергопотребление -- в среднем около 10 % от удельной энергии на единицу объёма, потребляемой большинством современных зданий. В большинстве развитых стран существуют собственные требования к стандарту пассивного дома.

В условиях роста цен на электричество и тепло, остро стоит вопрос эксплуатационных затрат на жилье. Показателем энергоэффективности объекта служат потери тепловой энергии с квадратного метра (кВт·ч/мІ) в год или в отопительный период. В среднем составляет 100--120 Вт·ч/мІ. Энергосберегающим считается здание, где этот показатель ниже 40 Вт·ч/мІ.Для европейских стран этот показатель ещё ниже -- порядка 10 Вт·ч/мІ. Достигается снижение потребления энергии в первую очередь за счет уменьшения теплопотерь здания.

Архитектурная концепция пассивного дома базируется на принципах: компактности, качественного и эффективного утепления, отсутствия мостиков холода в материалах и узлах примыканий, правильной геометрии здания, зонировании, ориентации по сторонам света. Из активных методов в пассивном доме обязательным является использование системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией.

2.1 Теплоизоляция для пассивных домов

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 не выпускать тепло из дома. Также производится устранение «мостиков холода» в ограждающих конструкциях. В результате в пассивных домах теплопотери через ограждающие поверхности не превышают 15 кВт·ч с 1 мІ отапливаемой площади в год -- практически в 20 раз ниже, чем в обычных зданиях.

Рис.1

Фотография в инфракрасных лучах показывает, насколько эффективна теплоизоляция пассивного дома (справа) по сравнению с обычным домом (слева). [1]

В пассивном доме используются герметичные стеклопакеты, 1-камерные (два стекла) или 2-камерные (три стекла), заполненные низко-теплопроводным аргоном или криптоном или стеклопакеты, собранные по принципу стеклоблоков или стеклопакеты с теплой дистанционной рамкой (полимерная или пластиковая, исключающая мостик холода при применении алюминия). Применяется более герметичная конструкция примыкания окон к стенам, утепляются оконные проёмы. Стёкла обрабатываются особым образом -- закаливаются с целью избежания теплового шока, покрываются диоксидной солнцеотражающей и энергосберегающей плёнкой. Иногда для дополнительной теплоизоляции на окнах устанавливают ставни, жалюзи или шторки.

Установка рольставень (роллет) позволяет увеличить тепловое сопротивление оконного блока на 20-30 % (сопротивление теплопередаче роллетной конструкции может быть 0,18 -- 0,27 м2К/Вт).

Самые большие окна направлены на юг (в северном полушарии) и приносят в среднем больше тепла, чем теряют. [1]

Рис.2

Профиль окна пассивного дома обязан соответствовать теплотехническим стандартам. Конструкции окон проектируются, как правило, не открывающимися или с автоматической функцией открывания/закрывания для проветривания.

2.2 Регулирование микроклимата

На сегодняшний день технология строительства пассивных домов далеко не всегда позволяет отказаться от активного отопления или охлаждения, особенно в регионах с постоянно высокими или низкими температурами, или резкими перепадами температур, например, в зонах с континентальным климатом. Тем не менее, органичной частью пассивного дома является система обогрева, кондиционирования и вентиляции, расходующая ресурсы более эффективно, чем в обычных домах. [1]

Микроклимат, формируемый в пассивном доме, положительно влияет на аллергиков, улучшает гигиенические характеристики воздуха за счет озонирования и обеззараживания, создает благоприятную комфортную обстановку для здоровья живущих в таком доме людей. [2]

В обычных домах вентиляция осуществляется за счёт естественного побуждения движения воздуха, который обычно проникает в помещение через специальные пазы (иногда через оконные проветриватели -- клапаны приточной вентиляции) в окнах 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. Дополнительного повышения энергоэффективности можно добиться, если воздух выходит из дома и поступает в него через подземный воздухопровод, снабжённый теплообменником. В теплообменнике нагретый воздух отдаёт тепло холодному воздуху.

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 17 °C.

Летом горячий воздух, поступая в подземный воздухопровод, 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 (тепловой насос) для минимальной регулировки температуры. [1]

Рис.3

2.3 Стандарты

Директива энергетических показателей в строительстве (Energy Performance of Buildings Directive), принятая странами Евросоюза в декабре 2009 года, требует, чтобы к 2020 году все новые здания были близки к энергетической нейтральности.

В США стандарт требует потребления энергии на отопление дома не более 1 BTU на квадратный фут помещения.

В Великобритании пассивный дом должен потреблять энергии на 77 % меньше обычного дома.

С 2007 года каждый дом, продаваемый в Англии и Уэльсе, должен получить рейтинг энергоэффективности. Сертификат Энергетической Эффективности будет обязательной частью Информационного Пакета Дома. Каждый продающийся дом будет осматривать независимый инспектор, который определит рейтинг эффективности дома с точки зрения потребления энергии и выбросов СО2.

В Ирландии пассивный дом должен потреблять энергии на 85 % меньше стандартного дома, и выбрасывать в атмосферу СО2 на 94 % меньше обычного дома.

Новые дома Испании с марта 2007 года должны быть оборудованы солнечными водонагревателями, чтобы самостоятельно обеспечивать от 30 % до 70 % потребностей в горячей воде, в зависимости от места расположения дома и ожидаемого потребления воды. Нежилые здания (торговые центры, госпитали и т. д.) должны иметь фотоэлектрическое оборудование.

В России также существует ряд документов (постановления, рекомендации, указы, нормативы, территориальные нормы) регулирующих энергопотребление зданий и сооружений. Например, ВСН 52-86, определяющий расчёт и требования для системы горячего водоснабжения с использованием солнечной энергии.

2.4.Экологическая характеристика

Средний канадский коттедж производит ежегодно 5-7 тонн парниковых газов. Дома США производят ежегодно около 278 млн тонн парниковых газов. Пассивные дома могут существенно сократить эти выбросы.

Технологии пассивного домостроения позволяют существенно сократить потребление энергии. Например, в 1990-е годы в Германии энергопотребление в жилищно-коммунальной сфере снизилось на 3 %. А домохозяйства Великобритании потребляют около 30 % всей энергии страны. [1]

Благодаря применению экологически чистых материалов и использованию собственных источников энергии пассивный дом не представляет опасности для здоровья человека и не вредит окружающей среде. 40 процентов выбросов в атмосферу СО2 -- это результат сжигания топлива для отопления зданий.

Для обогрева пассивного дома используются альтернативные источники энергии, что позволит значительно улучшить экологическую обстановку. При строительстве применяются только экологически безвредные материалы (дерево, камень, кирпич, продукты рециклизации неорганического мусора -- стекло, бетон, металл). Экологичность, энергобезопасность и экономичность -- составляющие концепции пассивного дома. [2]

2.5 Распространение пассивных домов

Во всём мире к 2006 году построено более 6000 пассивных домов, офисных зданий, магазинов, школ, детских садов. Большая их часть находится в Европе. В ряде европейских стран (Дания, Германия, Финляндия и др.) разработаны специальные целевые государственные программы по приведению всех объектов регулярной застройки к условно-пассивному уровню (дома ультра-низкого потребления -- до 30 кВт·ч/мі в год).

В России энергопотребление в домах составляет 400--600 кВт·ч/год на квадратный метр. Этот показатель предполагают снизить к 2020 году на 45 %.

В Москве уже построено несколько экспериментальных зданий с использованием технологии пассивного дома (жилой дом в Никулино-2). Демонстрационный проект такого дома также построен под Петербургом. Начато строительство первого посёлка пассивных домов под Санкт-Петербургом.

В Нижнем Новгороде построен демонстрационный пассивный дом с использованием солнечных коллекторов, теплового насоса, вертикальных ветрогенераторов, системы воздухообмена с рекуперацией.

Практика строительства энергоэффективных домов в России показывает, что цифры энергопотребления для одинакового по конструктиву дома выше Европейских норм на 35-50 %. Однако, это значительно эффективнее, чем традиционные методы строительства в России. На Украине первый пассивный дом был построен в 2008 г.

На сегодняшний день в разных городах Украины возводятся ещё 3 пассивных частных жилых дома.

С 2010 года экспериментальное строительство малоэтажных энергоэффективных домов для расселения ветхого и аварийного жилья финансирует Фонд ЖКХ. На начало 2011 года несколько энергоэффективных зданий с участием Фонда уже построено в разных регионах России.

Первый сертифицированный пассивный дом построен в России в 2011 году компанией «Мосстрой-31» по проекту Томаса Кнехта. Удельный расход тепловой энергии на отопление составляет 24 кВт·ч/мІгод. [1]

Основоположником этого направления энергоэффективных домов является доктор Вольфганг Файст, основатель Института Пассивного дома в немецком городе Дармштадт. За двадцать лет проведены глубокие исследования влияния на термостатирование зданий многочисленных факторов, как в процессе строительства, так и процессе эксплуатации, отработаны программы расчёта и технологии строительства. На базе этих сформированных знаний стало возможным широкое распространение Пассивных домов не только в Германии, но и во всех странах Запада. В этих домах применяются современные строительные материалы и конструкции и новейшее инженерное оборудование. На сегодня - это самые совершенные дома в Европе с точки зрения комфорта внутреннего климата помещений.

2.6 Распространение пассивных домов в Якутии

Энергоэффективный дом - это здание, в котором низкое потребление энергии сочетается с хорошим микроклиматом. Главным показателем энергоэффективности дома для условий Севера является расход энергии на отопление. В Якутии строительством пассивных домов занимается МИП «Стройкомпозит». [3]

При проектировании и строительстве энергоэффективных домов руководствовались следующими фактами: простая и компактная форма дома с комплексной и усиленной теплоизоляцией для повышенной герметичности, использование долговечных и экологически чистых строительных материалов, небольшие площади остекления здания, так как теплозащита даже самых теплых и качественных окон в разы ниже, чем у конструкций стен.

Рис.4

По проекту дома представляют собой полностью благоустроенные, каркасные двухэтажные коттеджи площадью 98 квадратных метров. Каркас здания строится из дерева, обшивка - из стекломагниевых листов, утепление производится за счет пенополистирола толщиной 10 см и монолитного теплоизоляционного пенобетона толщиной 20 см. [3]

Отличительной чертой коттеджей является их пожароустойчивость. Пенобетон, используемый для теплоизоляции стен здания, сам по себе негорючий материал, поэтому мы его заливаем с внутренней стороны, откуда, обычно, и начинается большинство пожаров. Согласно расчетам предлагаемая конструкция стены по теплозащитным свойствам эффективнее стены из бруса толщиной 18 см в 3 раза.

Так, в 2010 году построили первый экспериментальный энергоэффективный жилой дом в Усть-Алданском районе в селе Окоемовка. В 2011 году специалисты «Стройкомпозита» съездили туда и произвели тепловизионную съемку этого дома. Как можно видеть на фотографиях, теплопотерь по сравнению со стандартным брусовым домом почти нет - только в оконных проемах. В брусовом же доме наблюдаются теплопотери практически везде, особенно по стыкам бревен и в районе чердачного помещения. [3]

Рис.5

Система отопления в домах будет газовая. Также по проекту предусмотрена установка навесных солнечных коллекторов на стенах дома.

Принцип их работы прост: солнечные лучи нагревают в них воду, а вода в свою очередь греет отопительные приборы. По расчетам специалистов с марта по октябрь эти дома будут частично обогреваться собственным теплом от солнечной энергии. Полностью газовое отопление будет включаться только тогда, когда температура воздуха на улице будет опускаться до примерно -30 градусов по Цельсию. При этом используется итальянский газовый котел Baxi с автоматикой, которая очень удобна для наших условий и безопасна, так как включает в себя предохранители от возгорания. Полностью будет налажена система водоснабжения и водоотведения. С учетом климатических условий разработаны трехслойные канализационные емкости с использованием пенополиуретанового утеплителя, которые обладают повышенными эксплуатационными характеристиками. [3]

2.7 Строительство пассивного дома

В первую очередь необходимо четко и правильно составить проект будущего здания, учесть все характеристики климатической зоны, рельефа, ландшафта, провести геодезические работы для оценки состояния грунта и почв.

Главный фасад пассивного дома будет расположен в южном направлении с возможным отклонением по оси до 30 градусов в восточном или западном направлении. Это оптимальное обеспечение энергоэффективности c использованием солнечной энергии. На южной стороне фасада будут размещены большие окна (до 35-40% от площади фасада) для накопления солнечной энергии и дальнейшего равномерного распределения световых потоков.

Окна больших размеров на западной и восточной сторонах дома противопоказаны: зимой в короткие дни через них не будет поступать достаточно солнечного света, а летом во время восхода или захода солнца будет скапливаться большое ненужное количество энергии, что приведет к нагрузке работы вентиляционной системы. Окна на северной стороне дома должны быть по возможности как можно меньше потому, что будут являться источником потери тепла. Для минимизации энергопотерь помещений в северной части дома необходимо установить высококачественные двух-, трехкамерные оконные стеклопакеты. Пространство в камерах этих стеклопакетов заполнено специальным газом с низкой теплопроводностью. Коэффициент теплопередачи стеклопакетов -- не более 0.8 Вт/К. [2]

На фасад пассивного здания не должно падать никаких теней, чтобы оптимально обеспечить пассивное накопление солнечной энергии. Место перед передним фасадом здания должно быть свободным от растительности и деревьев. Также не рекомендуется высаживать деревья на северной стороне близко от дома. Деревья и растительность должны располагаться на юго-западном и юго-восточном участках от дома. Стандарт строительства пассивного дома требует соблюдать определенное соотношение площади ограждающей поверхности (внешние стены, пол, крыша) к суммарному объему внутренних помещений. Чем ниже результат этого соотношения, тем лучше теплоизолирован ваш дом. При проектировании строительства пассивного здания закладывается наиболее оптимальная компактная геометрическая форма в зависимости от требований заказчика и желаемого объема внутреннего пространства.

Котлован будущего фундамента здания покрывают специальным теплоизолирующим покровом, который значительно снизит энергопотери через фундамент и значительно увеличит срок его эксплуатации в следствии дополнительной защиты от коррозии, температурных перепадов.[2]

Строительные элементы внешней поверхности должны быть теплоизолированы материалом с коэффициентом теплопередачи не выше 0.10-0.12 Вт\К. В капитальном строительстве для этих целей используют минвату, пенополиурентаны, напыление Пеноглас, твердые пеноблоки. Современные теплоизоляторы обладают и прекрасными гидроизолирующими характеристиками: защищают дом от влаги и сырости, а диффузную влагу (пар) выпускают наружу. Таким же способом теплоизолируют кровлю (крышу), чердачное помещение, подвалы. Только через незащищенную крышу и плохо теплоизолированный чердак энергопотери могут составить 40 процентов.

Для проверки качества проведенных работ должен производиться специальный тест -- испытание на герметичность ограждающих конструкций дома и поиск мест утечки тепла. Технология «пассивный дом» предусматривает эффективную теплоизоляцию всех ограждающих поверхностей (не только стен, но и пола, потолка, чердака, подвала и фундамента). [2]

Заключение

Большие расходы и потери энергоресурсов при постоянном росте цен на них заставляют обратить взор домовладельцев и муниципальных властей на концепцию строительства энергоэффективных жилых домов и общественных зданий. Расход энергии в пассивных домах сводится к минимуму за счет использования эффективных теплоизоляционных материалов и альтернативных источников энергии. Пассивный дом отвечает самым высоким требованиям потребителя к комфорту быта, стандартам экологичности, энергоэффективности.

Главный аргумент скептиков: строительство пассивного дома обходится заказчику на 8-10 процентов дороже строительства обычного здания. Но почему то, не учитывается тот факт, что отсутствует необходимость прокладывать к зданию и внутри его труб отопления, строить котельные и т. д. В Германии уже построено более 10 000 энергоэффективных домов и на практике доказано, что затраты на строительство окупаются в течение 5-7 лет.

Использованные источники

1) [1] - ru.wikipedia.org

2) [2] - homeforlife.ru

3) [3] - журнал «Наш университет» №24, 2011.

Размещено на Allbest.ru